[发明专利]一种高性能介孔减反射纳米薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能介孔减反射纳米薄膜及其制备方法。所述薄膜附着在玻璃等透明基底上，其特征在于该薄膜由SiO2纳米颗粒组成，纳米颗粒之间相互搭配成孔洞或孔隙，从基底到表面孔隙率逐渐增大；其特征还在于薄膜附着在光伏玻璃表面可提高380‑1100nm透过率4‑6个百分点，铅笔硬度(GB/T1727‑92)9H以上，附着力达到0级(GB/T 1727‑1992)以上。其制备方法特征在于，制备薄膜的溶胶‑凝胶过程中采用聚乙二醇单甲醚类物质为致孔剂。所述方法的特征还在于，溶胶‑凝胶制备过程中的陈化时间可以缩短至数分钟。本发明所述薄膜及制备方法工艺简便、低成本、环境友好、适合于工业化生产。

技术领域

本发明属于光学薄膜材料及其制备技术领域，具体涉及一种高性能介孔减反射SiO₂纳米薄膜及其制备方法。

背景技术

减反射膜被广泛应用在太阳能电池表面盖片，减少太阳光的反射损失，提高光电转换效率。减反射膜从光学特征可将干涉型减反射膜分为单层膜和多层膜。单层减反射膜是不需要复杂的薄膜设计，但是单层致密减反射膜的减反射效果不够理想，多层优化设计的减反射膜具有更宽的减反射光谱带，但是多层减反射膜显然增加工艺复杂程度和制备成本。

传统的SiO₂减反射膜通常是通过溶胶凝胶法制备，溶胶凝胶法制备减反射膜分为碱催化法和酸催化法。碱催化法制备传统的SiO₂减反射膜通常具有高透光率、成本低廉等优点。申请专利CN105399340A公开了一种利用三甲基氯硅烷改性SiO₂减反射膜制备的方法，在碱催化条件下合成了SiO₂溶胶，制备了减反射膜。同类技术还有授权专利CN108761581B，申请专利CN110564187A、CN106477909A、CN104230178A等。但是，这种碱催化制备的SiO₂减反膜由实心SiO₂纳米颗粒疏松堆积而成，颗粒之间存在大量的开放孔隙，且颗粒表面含有丰富的羟基，这种极性多孔结构的表面极易吸附环境中的极性污染物，导致减反射膜的光学性能下降。另外，薄膜对空气中水汽的吸收也会严重降低减反膜的透过率，破坏减反膜结构，且有可能进一步腐蚀衬底，从而大幅缩短减反膜的使用寿命。

酸催化减反射膜一般很致密，单层的酸催化减反射膜的折射率很高，其光学性能不足以作为减反射膜被使用。酸催化条件下制备的SiO₂分子是链状的，制成薄膜后分子上裸露的极性羟基会与玻璃表面形成硅氧键，有着很好的附着力，并且通过调控催化剂的成分和比例能够使薄膜具有很强的硬度[Ye L，Zhang Y，Zhang X，et al.Solar EnergyMaterials and Solar Cells，2013，(111)160-164]。申请专利CN105776883A和CN102617045A也报道了类似结果。但是致密材料不会降低太多折射率，酸催化SiO₂增透效果得不到应有的效果。