[发明专利]具有交联的有机硅表面的抗反射膜、制备方法以及使用其的吸光装置

说明书

技术领域

本发明涉及透明的抗反射结构化膜，具体地讲，涉及包括交联的有机硅弹性体材料的透明抗反射结构化膜，更具体地讲，涉及这样的膜，其具有有机硅弹性体交联密度大于抗反射结构化膜其余部分的抗反射结构化表面。

背景技术

随着传统上基于燃烧化石燃料的发电(例如，基于石油和煤炭的发电站)的成本增加，并且期望减少相关的温室气体，对非传统能源的投入增大。例如，美国能源部对太阳能发电的研究和开发(例如，基于太阳能的热水和发电)投入巨大。一种这样的非传统发电源是使用光伏电池来将太阳光能转换为电能。太阳光能还用于直接或非直接地加热住宅或商业用水。随着这种关注度的增加，需要提高此类非传统太阳能技术吸收光能的效率，从而增加可用的太阳能的量。

发明内容

本发明提供一种通过允许更多可用的光能进入对应的吸光元件(例如，光伏电池)来提高太阳光和其他光能吸收技术的效率(即，增大能量产生潜能)的方法。

在本发明的一个方面，提供一种透明抗反射结构化膜，其包括结构化膜基底，所述结构化膜基底包括具有抗反射结构的结构化面。所述结构化面对光是抗反射的。至少所述抗反射结构包括交联的有机硅弹性体材料。每一抗反射结构具有结构化表面。所述结构化表面的有机硅弹性体交联密度高于所述抗反射结构化膜的其余部分。

已知的是有机硅弹性体在长期紫外光曝露下稳定，并且其可光学透明且坚韧。不幸的是，有机硅弹性体还具有相对发粘的表面，其往往会吸引、沾附和保持污物和粉尘粒子。直到目前，这种沾附和保持污物和粉尘的特性使得有机硅弹性体不是形成光能吸收或转换装置的暴露表面(例如，光伏电池的光学透明棱柱覆盖件)的可取备选材料。本发明至少部分地以下述发现为基础：通过增加至少有机硅弹性体表面的交联密度，有机硅弹性体表面的这种粘性会显著降低，并且其对污物和粉尘粒子沾附的抗性显著增大。这种交联密度的增加还可增加有机硅弹性体表面的耐磨性。因此，在本发明的这一方面，膜的结构化表面(位于膜的顶部暴露侧)的有机硅弹性体交联密度高于结构化膜基底的其余部分或至少透明抗反射结构化膜。

可取的是仅每一抗反射结构的外层呈现较高的有机硅弹性体交联密度。还可取的是每一抗反射结构的所有或大部分有机硅弹性体材料呈现较高的有机硅弹性体交联密度。抗反射结构可从基部或结构化膜基底的背衬凸起。当各抗反射结构全部呈现较高的有机硅弹性体交联密度时，膜基部或结构化膜基底的背衬可为膜中不呈现较高有机硅弹性体交联密度的仅有部分。从结构化表面到结构化膜基底中的较高有机硅弹性体交联密度的深度取决于用于使有机硅弹性体材料交联的处理(例如，传统电子束辐射固化技术的电压和/或剂量)的设置(例如，强度和/或持续时间)。

在本发明的另一方面，提供一种制备根据本发明的透明抗反射结构化膜的方法。所述方法首先包括：提供结构化膜基底，其包括结构化面，所述结构化面具有限定结构化表面的抗反射结构，所述结构化面对光是抗反射的，并且所述结构化膜基底包括交联的有机硅弹性体材料。接下来，所述方法包括：处理所述结构化表面，使得所述结构化表面的有机硅弹性体交联密度高于所述结构化膜基底的其余部分。

所述提供结构化膜基底的步骤可包括：提供有机硅弹性体前体材料，其可固化以形成交联的有机硅弹性体材料；使所述有机硅弹性体前体材料形成所述结构化膜基底的形状；使所述有机硅弹性体前体材料固化，以形成所述结构化膜基底。根据用于使已经交联的有机硅弹性体材料进一步交联、从而生成具有较高有机硅弹性体交联密度的结构化表面的方法和设置，可存在抗反射结构的其余部分，其不呈现较高的有机硅弹性体交联密度。

在本发明的另一方面，提供一种光能吸收装置(例如，太阳能热水系统、光伏发电系统等)，其包括吸光体(例如，太阳能热水循环管或其它导管、光伏电池等)和透明抗反射结构化膜。所述吸光体具有光能接收面，所述透明抗反射结构化膜设置在光能源(例如，太阳)和所述光能接收面之间，同时至少来自所述光能源的光能被所述吸光体吸收。光能吸收装置(例如，太阳能转换装置)用于广泛的应用中，包括固定于地面的应用和太空应用。在一些实施例中，太阳能转换装置可附接到交通工具，例如汽车、飞机、火车或轮船。这些环境中的许多对有机聚合材料非常不利。

在本发明的另一方面，提供一种制备光能吸收装置的方法。该方法包括：提供根据本发明的透明抗反射结构化膜；提供具有光接收面的吸光体；将所述抗反射结构化膜固定到所述吸光体，使得光能够穿过所述抗反射结构化膜到达所述吸光体的所述光接收面。

如本文所用并且除非另外指明，术语“膜”与片、网及类似结构是同义的。