[发明专利]一种用于玻璃表面增透的MgF2/氧化物复合膜

说明书

技术领域

本发明涉及增透膜，进一步是指用于玻璃表面增透的MgF₂/氧化物复合膜。

背景技术

增透膜作为现代光学薄膜的一个重要分支，已经被广泛应用于工业、农业、建筑、交通、军事等领域。日常生活中的镜片、新兴的平板显示器、环保的太阳能电池、尖端的激光器件等等，增透膜都发挥着日益重要的作用。目前，增透膜的结构一般可分为单层和多层，其中，单层增透膜因结构简单、工艺成本低廉、且同样的膜层材料可镀在不同折射率的玻璃上，尽管增透效果不及多层膜，仍得到广泛使用，尤其在太阳光伏玻璃表面(图1为已有太阳电池光学薄膜结构示意图)。根据理论计算，单层增透膜要完全增透，要求该膜的折射率为1.23，选用的典型材料为氟化镁(MgF₂)，其折射率是目前常用增透材料中最低的(n＝1.38)，透明区域宽(0.25μm-9μm)，高抗损伤(F_a＝9J/cm²)，熔点为1266℃，热稳定性好，是最早应用、较理想的镀膜材料。同其它膜系相比，单层MgF₂(氟化镁)最大的优点在于其增透波段很宽，增透效果可比拟某些双层增透膜，利用真空蒸镀的单层MgF₂可使得太阳光伏玻璃在400-1100nm的平均透过率由92％提高到94％以上；而且其膜层结构简单，制备工艺简单，如果没有特殊要求，往往仅在玻璃表面镀一层MgF₂薄膜即可(如图1中表层MgF₂膜)。当然，若采用双层膜结构，则可进一步提高其增透性能。如中科院电工研究所孙秀菊、李海玲研究的MgF₂/ZnS结构和S.E.Lee，S.W.Choi等人研究的MgF₂/CeO₂结构等，不过它们是作为图1中的双层增透膜(即AR膜)直接沉积在硅太阳电池基体表面，并不适合沉积在光伏玻璃表面，因为ZnS和CeO₂的折射率远远大于玻璃的折射率。而作为太阳电池光入射的第一层界面，光伏玻璃的光学性能将直接影响整个太阳电池光利用的程度。

此外，尽管MgF₂光学性能优异，化学稳定性好，但随着工作时间的延长，MgF₂薄膜也逐渐显露弊端，其膜层会开始出现裂纹甚至剥落现象，尤其是在某些恶劣或极端的服役环境中，如应用在航天器表面的太阳能电池，大量空间粒子以超高速不断撞击航天器表面的同时，也不断在考验暴露在太阳电池表面的MgF₂膜层的机械强度，部分MgF₂膜层将会出现剥蚀老化现象，光学性能严重衰减，从而影响器件的工作效率及寿命。这主要是因为MgF₂膜层具有较高的张应力，室温下镀制的MgF₂膜层非常容易破裂，擦拭易掉膜，机械性能不佳，不适合端面成膜，通常可利用加热衬底的方法来适当增强其牢固度。但实际上，这种做法并没有从根本上解决问题，且额外引入的烘烤装置也提高了其制备成本。经查阅相关技术和文献，尚未见较好解决办法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提出一种用于玻璃表面增透的MgF₂/氧化物复合膜，它的整体透光性能优于单层MgF₂，引入的Al₂O₃或SiO₂膜层能很好改善MgF₂膜层与基底玻璃之间的附着力，并起到膜层硬化效果，可提高整个膜系的抗划擦性，在保证膜系的光学性能和化学稳定性的同时，大大增强其机械性能，从而提高相关器件的工作效率和使用寿命。

本发明的技术方案是，所述用于玻璃表面增透的MgF₂/氧化物复合膜为以下两种结构之一；

(1)MgF₂/Al₂O₃；

(2)MgF₂/SiO₂；

上述结构式中，MgF₂、Al₂O₃、SiO₂均表示膜层，“/”为两层膜之间的界面。