一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方法，在基片表面生長減反射膜后，對該減反射膜進(jìn)行預(yù)處理，保證減反射膜上形成羥基基團(tuán)，接著將生長有減反射膜的基片浸入含有巰基的溶液中，通過分子自組裝的方式，在減反射膜形成含巰基的單分子功能層，最后用去離子水沖洗，去除殘留的溶劑，吹干。本發(fā)明是在減反射膜表面引入單分子功能層，單分子功能層材料的分子鏈較短，具有一定的剛性，當(dāng)單分子層均勻的覆蓋在材料的表面時(shí)，可以封閉振動(dòng)和能量耗散，且分子間范德華作用力較小，有序性和堆積密度低，進(jìn)而可以有效提高減反射膜的表面硬度，并提高了減反射膜的透射率，具有明顯的增透效果。
【專利說明】-種基于界面修飾的慘雜聚括氧燒溶膠減反射膜的制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于光伏技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種納米減反射膜，尤其設(shè)及一種納米減反射膜 的界面修飾方法，本發(fā)明。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 在太陽能電池領(lǐng)域中，通過提高玻璃基底的光透過率可有效提升太陽能電池的轉(zhuǎn) 換效率，一直是行業(yè)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。在太陽能電池的玻璃基底上鍛減反射膜，可最大限 度地減少反射率，增加透過率。開發(fā)出太陽能電池響應(yīng)波譜范圍內(nèi)具有高透過率的太陽能 光伏用納米減反射膜玻璃，可同等程度的提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率、降低發(fā)電成本，提升太 陽能電池發(fā)電的市場競爭力，縮短并網(wǎng)發(fā)電的成本回收期，具有非常好的經(jīng)濟(jì)前景。
[0003] 太陽能光伏用減反射膜主要用于光伏電池的蓋板材料，一般安裝在室外環(huán)境下， 有時(shí)還會(huì)在氣候比較極端的沙漠、荒原等地區(qū)，因此要求產(chǎn)品不僅要有高的透過率，而且還 要求膜層要經(jīng)受得住高溫高濕條件并具有良好的硬度和耐劃傷耐磨擦能力等機(jī)械性能。然 而現(xiàn)有的產(chǎn)品中，減反射膜表面硬度不夠高，耐劃傷耐磨擦能力差，在使用過程中容易劃 傷，從而影響產(chǎn)品的性能與壽命。
[0004] 基于此，本發(fā)明專利提供了一種基于界面修飾的硬度高、耐劃傷能力強(qiáng)且透過率 高的減反射膜的制備方法。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明提供一種基于界面修飾的滲雜聚硅氧烷溶膠制備減反射膜的方法，通過分 子自組裝引入單分子功能層，可有效改善減反射膜的表面硬度且具有明顯的增透效果，進(jìn) 而獲得硬度高、耐劃傷能力強(qiáng)且透過率高的減反射膜。
[0006] 本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0007] -種基于界面修飾的滲雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方法，在基片表面生長減 反射膜后，對該減反射膜進(jìn)行預(yù)處理，保證減反射膜上形成徑基基團(tuán)，接著將生長有減反射 膜的基片浸入含有琉基的溶液中，通過分子自組裝的方式，在減反射膜形成含琉基的單分 子功能層，最后用去離子水沖洗，去除殘留的溶劑，吹干。
[000引優(yōu)選地，所述的預(yù)處理指紫外燈照射，其中，光照強(qiáng)度為100-200mw/cm2。
[0009] 優(yōu)選地，所述的含有琉基的溶液指超干甲苯溶液或氯苯溶液與3-琉丙基=甲氧基 硅烷形成的混合液。
[0010] 優(yōu)選地，所述的3-琉丙基S甲氧基硅烷與超干甲苯溶液或氯苯溶液的體積比為 0.5 ~3%。
[0011] 優(yōu)選地，所述的基片浸入含有琉基的溶液中，浸泡時(shí)間為0.5~化。
[0012] 優(yōu)選地，所述的減反射膜利用提拉鍛膜技術(shù)生長在基片表面，其具體工藝為:配制 Si化溶膠，將基片清洗后，浸入到Si化溶膠中，浸泡30~60s后進(jìn)行提拉，提拉鍛膜的速度為 120-190mm/min，最后進(jìn)行燒結(jié)。
[0013] 優(yōu)選地，提拉鍛膜之前，將堿性Si化溶膠采用聚硅氧烷改性技術(shù)進(jìn)行改性，其中， 滲雜聚硅氧烷和S i化溶膠的體積比為2 % -16 %。
[0014] 優(yōu)選地，燒結(jié)在480-520 °C下燒結(jié)20-40min。
[0015] 優(yōu)選地，所述的Si化溶膠的制備方法為:磁力攬拌正娃酸乙醋無水乙醇溶液，然后 將無水乙醇、去離子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋無水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攬 拌至均勻后，密封在室溫條件下陳化。
[0016] 優(yōu)選地，正娃酸乙醋：無水乙醇：去離子水:氨水的摩爾比為1: (20-80): (1 -10): 0.1。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有W下有益效果:本發(fā)明在基片表面生長減反射 膜后，對該減反射膜進(jìn)行預(yù)處理，保證減反射膜上形成徑基基團(tuán)，接著將生長有減反射膜的 基片浸入含有琉基的溶液中，通過分子自組裝的方式，在減反射膜形成含琉基的單分子功 能層，最后用去離子水沖洗，去除殘留的溶劑，吹干。本發(fā)明是在減反射膜表面引入單分子 功能層，單分子功能層材料的分子鏈較短，具有一定的剛性，當(dāng)單分子層均勻的覆蓋在材料 的表面時(shí)，可W封閉振動(dòng)和能量耗散，且分子間范德華作用力較小，有序性和堆積密度低， 進(jìn)而可W有效提高減反射膜的表面硬度，并提高了減反射膜的透射率，具有明顯的增透效 果。 【【附圖說明】】
[0018] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合 附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0019] 圖1是添加體積比例在0%的3-琉丙基=甲氧基硅烷的波長-透射率曲線；
[0020] 圖2是添加體積比例在0.5%的3-琉丙基S甲氧基硅烷的波長-透射率曲線；
[0021] 圖3是添加體積比例在1.5%的3-琉丙基=甲氧基硅烷的波長-透射率曲線；
[0022] 圖4是添加體積比例在3%的3-琉丙基S甲氧基硅烷的波長-透射率曲線。 【【具體實(shí)施方式】】
[0023] -種基于界面修飾的滲雜聚硅氧烷溶膠制備減反射膜的方法，包括步驟：
[0024] (1)配置Si化溶膠：W正娃酸乙醋、無水乙醇、去離子水與氨水為原料，制備堿性 Si化溶膠，其中正娃酸乙醋:無水乙醇:去離子水:氨水的摩爾比為1: (20-80): (1 -10): 0.1。 審恪堿性Si化溶膠的方法是:通過磁力攬拌正娃酸乙醋無水乙醇溶液3-lOmin后，將無水乙 醇、去離子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋無水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攬拌至均勻 后，密封在室溫條件下陳化5d。
[0025] (2)Si化溶膠改性處理:將堿性Si化溶膠采用聚硅氧烷改性技術(shù)進(jìn)行改性，得到鍛 膜液。其中滲雜聚硅氧烷和Si化溶膠的體積比可W在2%-16%之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0026] (3)清洗玻璃基片，將清洗后的玻璃基片浸入到溶膠中，浸泡時(shí)間30-60S后進(jìn)行提 拉，提拉鍛膜速度120-190mm/min。
[0027] (4)將提拉鍛膜后的玻璃基片放入到干燥箱中，在180-220°C條件下烘烤干燥5-15min;干燥后放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，在480-520 °C下燒結(jié)20-40min，形成減反射膜。
[00%] (5)將減反射膜玻璃基片置于紫外燈下，進(jìn)行UV光照預(yù)處理，其中光照強(qiáng)度為100- 200mw/cm2,光照時(shí)間為30-60S;經(jīng)過UV光照預(yù)處理后可于減反射膜玻璃基片上形成徑基基 團(tuán)（-OH)。在溶劑超干甲苯溶液或者氯苯溶液中加入一種結(jié)構(gòu)式（I)所示結(jié)構(gòu)的化合物 Cs出6〇3SSi (3-琉丙基=甲氧基硅烷），所述化合物與超干溶劑苯溶液的體積比為0.5%-3%，充分混合。UV光照預(yù)處理后，將減反射膜玻璃基片浸入到上述混合溶液中，浸泡時(shí)間為 30分鐘至1小時(shí)，形成單分子功能層。
[0029]
[0030] 經(jīng)過UV光照預(yù)處理后形成徑基，所述的徑基與含有琉基的S甲氧基硅烷在超干甲 苯溶劑或氯苯溶劑中發(fā)生水解反應(yīng)，進(jìn)而在減反射膜表面通過分子自組裝的方式，形成含 琉基的單分子功能層，進(jìn)而提高減反射膜的表面硬度，并且具有明顯的增透效果，相關(guān)單分 子功能層形成機(jī)理如下所示。
[0031
[0032] 本發(fā)明所聲稱的分子自組裝材料對減反射膜表面的進(jìn)行界面修飾，是在減反射膜 表面引入單分子層，單分子層材料的分子鏈較短，具有一定的剛性，當(dāng)單分子層均勻的覆蓋 在材料的表面，可W封閉振動(dòng)和能量耗散，且分子間范德華作用力較小，有序性和堆積密度 低，進(jìn)而可W有效提高減反射膜的表面硬度，并提高了減反射膜的透射率，具有明顯的增透 效果。
[0033] 3-琉丙基S甲氧基硅烷與超干甲苯溶劑的體積比限制在0.5%-3%之間，當(dāng)體積 比過低小于0.5%時(shí)，3-琉丙基=甲氧基硅烷化合物因?yàn)闈舛冗^低無法形成單分子層；當(dāng)體 積比過高大于3%時(shí)，3-琉丙基=甲氧基硅烷化合物因濃度過高形成的是多分子層。
[0034] (6)將浸泡后的減反射玻璃膜用去離子水沖洗，除去其他殘留的溶劑；用氮?dú)獯?干。
【具體實(shí)施方式】 [0035] ：
[0036] 實(shí)施例1
[0037] (I)配置Si化溶膠：W正娃酸乙醋、無水乙醇、去離子水與氨水為原料，制備堿性 Si化溶膠，其中正娃酸乙醋：無水乙醇：去離子水：氨水的摩爾比為1:45: 3:0.1。制備堿性 Si化溶膠的方法是:通過磁力攬拌正娃酸乙醋無水乙醇溶液3-lOmin后，將無水乙醇、去離 子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋無水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攬拌化后，密封在室 溫條件下陳化5d。
[0038] (2)Si化溶膠改性處理:將堿性Si化溶膠采用聚硅氧烷改性技術(shù)進(jìn)行改性，得到鍛 膜液。其中滲雜聚硅氧烷和Si化溶膠的體積比為8%。
[0039] (3)清洗玻璃基片，將清洗后的玻璃基片浸入到溶膠中，浸泡時(shí)間30s后進(jìn)行提拉， 提拉鍛膜速度190mm/min。
[0040] (4)將提拉鍛膜后的玻璃基片放入到干燥箱中，在180°C條件下烘烤干燥lOmin;干 燥后放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，在500°C下燒結(jié)30min，形成減反射膜。
[0041] (5)將減反射膜玻璃基片置于紫外燈下，進(jìn)行UV光照，時(shí)間為30s;光照處理后，將 樣品放入體積比為0%的Cs化6〇3SSi與超干溶劑甲苯混合物中浸泡，時(shí)間為30min，形成單分 子功能層；
[0042] (6)將浸泡后的減反射玻璃膜用去離子水沖洗，除去其他殘留的溶劑；用氮?dú)獯?干。
[0043] 結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的減反射玻璃膜硬度為3H，在玻璃襯底上，樣品峰值透射 率達(dá)到89.36%，波長-透射率曲線如附圖1所示。
[0044] 實(shí)施例2
[0045] (1)配置Si化溶膠：W正娃酸乙醋、無水乙醇、去離子水與氨水為原料，制備堿性 Si化溶膠，其中正娃酸乙醋：無水乙醇：去離子水：氨水的摩爾比為1:60:8:0.1。制備堿性 Si化溶膠的方法是:通過磁力攬拌正娃酸乙醋無水乙醇溶液3-lOmin后，將無水乙醇、去離 子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋無水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攬拌至均勻后，密封 在室溫條件下陳化5d。
[0046] (2)Si化溶膠改性處理:將堿性Si化溶膠采用聚硅氧烷改性技術(shù)進(jìn)行改性，得到鍛 膜液。其中滲雜聚硅氧烷和Si化溶膠的體積比為12%。
[0047] (3)清洗玻璃基片，將清洗后的玻璃基片浸入到溶膠中，浸泡時(shí)間60s后進(jìn)行提拉， 提拉鍛膜速度150mm/min。
[004引（4)將提拉鍛膜后的玻璃基片放入到干燥箱中，在200°C條件下烘烤干燥IOmin;干 燥后放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，在520°C下燒結(jié)40min，形成減反射膜。
[0049] (5)將減反射膜玻璃基片置于紫外燈下，進(jìn)行UV光照，時(shí)間為50s;光照處理后，將 樣品放入體積比為0.5%的Cs化6〇3SSi與超干溶劑甲苯混合物中浸泡，時(shí)間為30min，形成單 分子功能層；
[0050] (6)將浸泡后的減反射玻璃膜用去離子水沖洗，除去其他殘留的溶劑；用氮?dú)獯?干。
[0051] 結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的減反射玻璃膜硬度可達(dá)到5H，在玻璃襯底上，樣品峰值 透射率達(dá)到93.06%，具有顯著的寬帶增透效果，波長-透射率曲線如附圖2所示。
[0化2]實(shí)施例3
[0053] (I)配置Si化溶膠：W正娃酸乙醋、無水乙醇、去離子水與氨水為原料，制備堿性 Si化溶膠，其中正娃酸乙醋：無水乙醇：去離子水：氨水的摩爾比為1:80:1:0.1。制備堿性 Si化溶膠的方法是:通過磁力攬拌正娃酸乙醋無水乙醇溶液3-lOmin后，將無水乙醇、去離 子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋無水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攬拌至均勻后，密封 在室溫條件下陳化5d。
[0054] (2)Si化溶膠改性處理:將堿性Si化溶膠采用聚硅氧烷改性技術(shù)進(jìn)行改性，得到鍛 膜液。其中滲雜聚硅氧烷和Si化溶膠的體積比為2 %。
[0055] (3)清洗玻璃基片，將清洗后的玻璃基片浸入到溶膠中，浸泡時(shí)間30s后進(jìn)行提拉， 提拉鍛膜速度120mm/min。
[0056] (4)將提拉鍛膜后的玻璃基片放入到干燥箱中，在220°C條件下烘烤干燥15min;干 燥后放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，在500°C下燒結(jié)20min，形成減反射膜。
[0057] (5)將減反射膜玻璃基片置于紫外燈下，進(jìn)行UV光照，時(shí)間為60s;光照處理后，將 樣品放入體積比為1.5%的Cs化6〇3SSi與超干溶劑甲苯混合物中浸泡，時(shí)間為60min，形成單 分子功能層；
[0058] (6)將浸泡后的減反射玻璃膜用去離子水沖洗，除去其他殘留的溶劑；用氮?dú)獯?干。
[0059] 結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的減反射玻璃膜硬度可達(dá)到5H，在玻璃襯底上，樣品峰值 透射率達(dá)到97.43%，具有顯著的寬帶增透效果，波長-透射率曲線如附圖3所示。
[0060] 實(shí)施例4
[0061] (1)配置Si化溶膠：W正娃酸乙醋、無水乙醇、去離子水與氨水為原料，制備堿性 Si化溶膠，其中正娃酸乙醋：無水乙醇：去離子水:氨水的摩爾比為1:20:10:0.1。制備堿性 Si化溶膠的方法是:通過磁力攬拌正娃酸乙醋無水乙醇溶液3-lOmin后，將無水乙醇、去離 子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋無水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攬拌至均勻后，密封 在室溫條件下陳化5d。
[0062] (2)Si化溶膠改性處理:將堿性Si化溶膠采用聚硅氧烷改性技術(shù)進(jìn)行改性，得到鍛 膜液。其中滲雜聚硅氧烷和Si化溶膠的體積比為16%。
[0063] (3)清洗玻璃基片，將清洗后的玻璃基片浸入到溶膠中，浸泡時(shí)間30s后進(jìn)行提拉， 提拉鍛膜速度190mm/min。
[0064] (4)將提拉鍛膜后的玻璃基片放入到干燥箱中，在200°C條件下烘烤干燥5min;干 燥后放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，在480°C下燒結(jié)30min，形成減反射膜。
[0065] (5)將減反射膜玻璃基片置于紫外燈下，進(jìn)行UV光照，時(shí)間為30s;光照處理后，將 樣品放入體積比為3%的Cs化6〇3SSi與超干溶劑甲苯混合物中浸泡，時(shí)間為30min，形成單分 子功能層；
[0066] (6)將浸泡后的減反射玻璃膜用去離子水沖洗，除去其他殘留的溶劑；用氮?dú)獯?干。
[0067] 結(jié)果表明，本實(shí)施例制備的減反射玻璃膜硬度可達(dá)到5H，在玻璃襯底上，樣品峰值 透射率達(dá)到93.60%，具有顯著的寬帶增透效果，波長-透射率曲線如附圖4所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方法，其特征在于:在基片 表面生長減反射膜后，對該減反射膜進(jìn)行預(yù)處理，保證減反射膜上形成羥基基團(tuán)，接著將生 長有減反射膜的基片浸入含有巰基的溶液中，通過分子自組裝的方式，在減反射膜形成含 巰基的單分子功能層，最后用去離子水沖洗，去除殘留的溶劑，吹干。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方 法，其特征在于:所述的預(yù)處理指紫外燈照射，其中，光照強(qiáng)度為100-200m W/cm2。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方 法，其特征在于:所述的含有巰基的溶液指超干甲苯溶液或氯苯溶液與3-巰丙基三甲氧基 硅烷形成的混合液。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方 法，其特征在于:所述的3-巰丙基三甲氧基硅烷與超干甲苯溶液或氯苯溶液的體積比為0.5 ~3% 〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制 備方法，其特征在于:所述的基片浸入含有巰基的溶液中，浸泡時(shí)間為0.5~lh。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方 法，其特征在于:所述的減反射膜利用提拉鍍膜技術(shù)生長在基片表面，其具體工藝為:配制 Si02溶膠，將基片清洗后，浸入到Si02溶膠中，浸泡30~60s后進(jìn)行提拉，提拉鍍膜的速度為 120-190mm/min，最后進(jìn)行燒結(jié)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方 法，其特征在于:提拉鍍膜之前，將堿性Si02溶膠采用聚硅氧烷改性技術(shù)進(jìn)行改性，其中，摻 雜聚硅氧烷和S i02溶膠的體積比為2 % -16 %。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方 法，其特征在于:燒結(jié)在480-520 °C下燒結(jié)20-40min。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方 法，其特征在于:所述的Si02溶膠的制備方法為:磁力攪拌正硅酸乙酯無水乙醇溶液，然后 將無水乙醇、去離子水和氨水的溶液逐滴加入到正硅酸乙酯無水乙醇溶液中，繼續(xù)磁力攪 拌至均勻后，密封在室溫條件下陳化。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于界面修飾的摻雜聚硅氧烷溶膠減反射膜的制備方 法，其特征在于：正硅酸乙酯：無水乙醇：去離子水：氨水的摩爾比為1: (20-80): (1 -10): 0.1。
【文檔編號】H01L31/0216GK105826404SQ201610178576
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】趙炎, 魏葳
【申請人】陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司