本發(fā)明涉及減反自清潔表面結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種表面減反自清潔結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能電池是通過光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，因此太陽(yáng)入射光的吸收率直接影響太陽(yáng)能電池輸出功率的大小。目前，車載、家用、光伏電站等太陽(yáng)能電池在使用過程中，其輸出功率除受電池本身屬性約束外，還與日常運(yùn)行環(huán)境條件有關(guān)，灰塵、雨水等自然條件導(dǎo)致的積塵效應(yīng)，引起的吸收率下降，也是導(dǎo)致其功率下降的原因之一。目前國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在兩個(gè)方面，一是通過表面修飾，實(shí)現(xiàn)表面的自清潔功能；二是通過在表面鍍制增透膜，實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光的減反，達(dá)到增加透過率的目的。但兩種方法均無(wú)法在民用太陽(yáng)能電池表面同時(shí)實(shí)現(xiàn)減反和自清潔功能。本發(fā)明是通過在現(xiàn)有太陽(yáng)能電池表面蓋片上制作微納仿生學(xué)結(jié)構(gòu)，達(dá)到提高入射率，同時(shí)使得表面具有自清潔功能，以提高車載太陽(yáng)能電池輸出功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種表面減反自清潔結(jié)構(gòu)的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種表面減反自清潔結(jié)構(gòu)的制備方法，所述方法包括表面電子束刻蝕和滲入侵蝕；所述表面電子束刻蝕是通過電子束轟擊鈰玻璃表面，在鈰玻璃表面進(jìn)行納米級(jí)網(wǎng)格劃分，每個(gè)網(wǎng)格為一個(gè)方形柱狀凸體，徑向尺寸在50～100nm；所述滲入侵蝕是通過配置侵蝕液，對(duì)電子束刻蝕后的方形柱狀凸體的根部進(jìn)行進(jìn)一步腐蝕，生成T型納米凸體結(jié)構(gòu)(即，T型納米凸體結(jié)構(gòu)垂直于鈰玻璃表面的截面為T形)。

優(yōu)選的，所述電子束刻蝕，電子束寬度30～50nm，電子束刻蝕功率密度為10⁵～10⁶W/cm²，刻蝕時(shí)間1～60s，真空度10^-4～10^-5Pa。刻蝕對(duì)象為鈰玻璃，刻蝕穩(wěn)定性好，刻蝕邊緣穩(wěn)定，擴(kuò)展區(qū)小。

優(yōu)選的，所述侵蝕溶液由摩爾比例為10:1～5:10～50的氫氟酸、雙氧水和水的混合溶液。

優(yōu)選的，所述滲入侵蝕通過沖擊加壓噴射的方法實(shí)現(xiàn)，侵蝕液垂直入射電子束刻蝕后的玻璃表面，對(duì)玻璃表面的壓力在4～10Pa之間。

優(yōu)選的，所述表面電子束刻蝕包括如下具體步驟：

S1、對(duì)鈰玻璃樣品進(jìn)行刻蝕前處理，該前處理包括依次進(jìn)行EC808溶劑超聲波清洗、WIN15溶劑超聲波清洗、超聲波純水漂洗和干燥處理；

S2、將刻蝕前處理后的鈰玻璃樣品置于電子束刻蝕的真空腔室內(nèi)，啟動(dòng)抽真空系統(tǒng)，真空抽至10^-5Pa；

S3、啟動(dòng)電子束刻蝕，調(diào)控電子束寬度30-50nm，電子束刻蝕時(shí)間10⁵-10⁶W/cm²，刻蝕時(shí)間1-60s。

優(yōu)選的，所述EC808溶劑超聲波清洗的溶劑溫度40～50℃、超聲波頻率40～60KH_Z、超聲波功率800～1000W、處理時(shí)間6～10分鐘。

優(yōu)選的，所述WIN15溶劑超聲波的溶劑溫度40～50℃、超聲波頻率80～100KH_Z、超聲波功率500～600W、處理時(shí)間6～10分鐘。

優(yōu)選的，所述超聲波純水漂洗的純水溫度35～45℃、超聲波頻率40～60KH_Z、超聲波功率800～1000W、處理時(shí)間6～10分鐘。

優(yōu)選的，所述干燥處理的溫度65～85℃、處理時(shí)間20～40分鐘。

優(yōu)選的，所述滲入侵蝕包括如下具體步驟：

A1、將電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品安裝于沖擊侵蝕設(shè)備的安裝板上；

A2、配置侵蝕液，將侵蝕液通過主動(dòng)加壓，噴射于鈰玻璃樣品表面。

優(yōu)選的，所述侵蝕液可循環(huán)利用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1)本發(fā)明的表面減反自清潔結(jié)構(gòu)具有納米T型空間結(jié)構(gòu)，入射光在納米T型結(jié)構(gòu)中多次折射后增加了透過光的比例，實(shí)現(xiàn)增透；表面的納米空隙結(jié)構(gòu)，具有疏水特性、可實(shí)現(xiàn)自清潔功能；

2)本發(fā)明的表面減反結(jié)構(gòu)具有T型空間結(jié)構(gòu)，入射光線在T型結(jié)構(gòu)中多次折射，相當(dāng)于在一個(gè)準(zhǔn)密封腔內(nèi)多次反射，較現(xiàn)有的開放式三角形、柱型一次折反射增加了發(fā)射次數(shù)，使得入射光線透過比例增加，減反效果更明顯。

3)本發(fā)明的減反自清潔結(jié)構(gòu)是在鈰玻璃基體上，通過突破原位刻蝕和侵蝕技術(shù)而制備生成的，與現(xiàn)有的大部分表面鍍制修飾膜不同。本發(fā)明的減反自清結(jié)結(jié)構(gòu)與基體為同種材料，且不存在界面，使得入射光無(wú)界面反射效應(yīng)發(fā)生，提高了增透效果；另外，減反自清潔結(jié)構(gòu)與基體無(wú)界面，在污染自清潔過程中無(wú)界面損傷，不會(huì)出現(xiàn)膜層起泡、脫落等問題。

附圖說(shuō)明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1電子束刻蝕后的網(wǎng)格納米結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2滲入侵蝕后T型納米凸體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例涉及一種減反自清潔表面結(jié)構(gòu)制備方法，包括表面電子束刻蝕和滲入侵蝕；表面電子束刻蝕是通過電子束轟擊鈰玻璃表面，在鈰玻璃表面進(jìn)行納米級(jí)網(wǎng)格劃分，每個(gè)網(wǎng)格為一個(gè)方形柱狀凸體(如圖1所示)，徑向尺寸在65-80nm。所述滲入侵蝕是通過配置侵蝕液，對(duì)電子束刻蝕后的方形柱狀凸體的根部進(jìn)行進(jìn)一步腐蝕，生成T型納米凸體結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。具體步驟如下：

S1、對(duì)鈰玻璃樣品進(jìn)行刻蝕前處理，該前處理包括依次進(jìn)行EC808溶劑超聲波清洗(溶劑溫度45℃、超聲波頻率50KH_Z、超聲波功率9000W、處理時(shí)間8分鐘)、WIN15溶劑超聲波(溶劑溫度45℃、超聲波頻率90KH_Z、超聲波功率550W、處理時(shí)間8分鐘)、超聲波純水漂洗(純水溫度40℃、超聲波頻率50KH_Z、超聲波功率900W、處理時(shí)間8分鐘)和干燥處理(溫度75℃、處理時(shí)間30分鐘)；

S2、將刻蝕前處理后的鈰玻璃樣品置于電子束刻蝕的真空腔室內(nèi)，啟動(dòng)抽真空系統(tǒng)，真空抽至10^-5Pa；

S3、啟動(dòng)電子束刻蝕，調(diào)控電子束寬度40nm，電子束刻蝕時(shí)間5*10⁵W/cm²，刻蝕時(shí)間30s。

S4、將電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品安裝于沖擊侵蝕設(shè)備的安裝板上；

S5、摩爾比為10:3:30的氫氟酸、雙氧水和水的混合配置形成侵蝕液(該侵蝕液可循環(huán)利用)，通過沖擊加壓噴射使侵蝕液垂直入射電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品表面，對(duì)鈰玻璃樣品表面的壓力在7Pa。

實(shí)施例2

本實(shí)施例涉及一種減反自清潔表面結(jié)構(gòu)制備方法，包括表面電子束刻蝕和滲入侵蝕；表面電子束刻蝕是通過電子束轟擊鈰玻璃表面，在鈰玻璃表面進(jìn)行納米級(jí)網(wǎng)格劃分，每個(gè)網(wǎng)格為一個(gè)方形柱狀凸體(如圖1所示)，徑向尺寸在50-65nm。所述滲入侵蝕是通過配置侵蝕液，對(duì)電子束刻蝕后的方形柱狀凸體的根部進(jìn)行進(jìn)一步腐蝕，生成T型納米凸體結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。具體步驟如下：

S1、對(duì)鈰玻璃樣品進(jìn)行刻蝕前處理，該前處理包括依次進(jìn)行EC808溶劑超聲波清洗(溶劑溫度40℃、超聲波頻率40KH_Z、超聲波功率800W、處理時(shí)間10分鐘)、WIN15溶劑超聲波(溶劑溫度40℃、超聲波頻率80KH_Z、超聲波功率500W、處理時(shí)間10分鐘)、超聲波純水漂洗(純水溫度40℃、超聲波頻率40KH_Z、超聲波功率800W、處理時(shí)間10分鐘)和干燥處理(溫度65℃、處理時(shí)間20分鐘)；

S2、將刻蝕前處理后的鈰玻璃樣品置于電子束刻蝕的真空腔室內(nèi)，啟動(dòng)抽真空系統(tǒng)，真空抽至10^-5Pa；

S3、啟動(dòng)電子束刻蝕，調(diào)控電子束寬度30nm，電子束刻蝕時(shí)間10⁵W/cm²，刻蝕時(shí)間1s。

S4、將電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品安裝于沖擊侵蝕設(shè)備的安裝板上；

S5、摩爾比為10:1:10的氫氟酸、雙氧水和水的混合配置形成侵蝕液(該侵蝕液可循環(huán)利用)，通過沖擊加壓噴射使侵蝕液垂直入射電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品表面，對(duì)鈰玻璃樣品表面的壓力在4Pa。

實(shí)施例3

本實(shí)施例涉及一種減反自清潔表面結(jié)構(gòu)制備方法，包括表面電子束刻蝕和滲入侵蝕；表面電子束刻蝕是通過電子束轟擊鈰玻璃表面，在鈰玻璃表面進(jìn)行納米級(jí)網(wǎng)格劃分，每個(gè)網(wǎng)格為一個(gè)方形柱狀凸體(如圖1所示)，徑向尺寸在80-100nm。所述滲入侵蝕是通過配置侵蝕液，對(duì)電子束刻蝕后的方形柱狀凸體的根部進(jìn)行進(jìn)一步腐蝕，生成T型納米凸體結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。具體步驟如下：

S1、對(duì)鈰玻璃樣品進(jìn)行刻蝕前處理，該前處理包括依次進(jìn)行EC808溶劑超聲波清洗(溶劑溫度50℃、超聲波頻率60KH_Z、超聲波功率1000W、處理時(shí)間6分鐘)、WIN15溶劑超聲波(溶劑溫度50℃、超聲波頻率100KH_Z、超聲波功率600W、處理時(shí)間6分鐘)、超聲波純水漂洗(純水溫度40℃、超聲波頻率60KH_Z、超聲波功率1000W、處理時(shí)間6分鐘)和干燥處理(溫度85℃、處理時(shí)間40分鐘)；

S2、將刻蝕前處理后的鈰玻璃樣品置于電子束刻蝕的真空腔室內(nèi)，啟動(dòng)抽真空系統(tǒng)，真空抽至10^-5Pa；

S3、啟動(dòng)電子束刻蝕，調(diào)控電子束寬度50nm，電子束刻蝕時(shí)間10⁶W/cm²，刻蝕時(shí)間60s。

S4、將電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品安裝于沖擊侵蝕設(shè)備的安裝板上；

S5、摩爾比為10:5:50的氫氟酸、雙氧水和水的混合配置形成侵蝕液(該侵蝕液可循環(huán)利用)，通過沖擊加壓噴射使侵蝕液垂直入射電子束刻蝕后的鈰玻璃樣品表面，對(duì)鈰玻璃樣品表面的壓力在10Pa。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。