一种多层宽光谱疏水型太阳能电池增透膜及其制备方法技术

一种多层宽光谱疏水型太阳能电池增透膜的制备方法，包括：制备TiO2溶胶及SiO2-TiO2复合溶胶；以甲基三乙氧基硅烷为前驱体制备疏水性的SiO2溶胶前驱体，制备纳米SiO2溶胶，将疏水性的SiO2溶胶前驱体与纳米SiO2溶胶混合后得到一疏水性的SiO2溶胶；提供一基底，使用SiO2-TiO2复合溶胶在基底表面镀膜，得到SiO2-TiO2复合薄膜；使用TiO2溶胶在SiO2-TiO2复合薄膜上镀膜，得到TiO2/TiO2-SiO2双层膜；以及使用疏水性的SiO2溶胶在TiO2/SiO2-TiO2双层膜上镀膜。本发明专利技术还提供一种太阳能电池增透膜及具有该增透膜的太阳能电池封装玻璃和太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
一种多层宽光谱疏水型太阳能电池增透膜及其制备方法
本专利技术涉及增透膜
，尤其涉及一种多层宽光谱疏水型太阳能电池增透膜及其制备方法。
技术介绍
增透膜，又称减反射膜，被广泛的应用于太阳能电池，平板显示器、光学器件等领域。对于太阳能电池表面封装玻璃保护层，其中玻璃的折射率在1.52左右，空气折射率为1，这使得太阳光照射在玻璃表面上高达8％的太阳光被反射出去，而在太阳能电池的封装玻璃上镀上增透膜可以有效的减少入射光的损失。空气中的水汽以及其他悬浮的粉尘等杂质易附着在玻璃表面会进一步的减少了太阳光的透过，因此这就要求电池表面的增透膜具备耐环境、自清洁功能。通常的增透膜包括有单层膜和多层膜两种类型。现有技术中制备增透膜的方法中，溶胶凝胶法由于设备简单、成本低廉、常温常压下不需特定的真空环境就能操作，而得到广泛的应用。单层增透膜主要采用碱催化正硅酸乙酯(TEOS)制备的二氧化硅(SiO2)溶胶镀膜制备而成，增透膜是由溶胶中SiO2小颗粒在基底堆积而成，薄膜孔隙率大折射率低。薄膜在单一波长上透过率高达100％，但是其增透波段范围非常小，只是在特定的某一波长处透过率高，其他波段透过率都非常小且薄膜耐摩擦性能非常差，使用寿命短，限制了其实际的应用。而通过酸/碱复合催化制备的SiO2薄膜虽薄膜耐摩擦性能得到显著提高，但其在可见光区间增透范围小，且薄膜不耐环境，极易吸收周围环境的水分及悬浮颗粒而导致其光学性能的下降。现有技术中，多层膜结构的增透膜成为研究的热点。例如，为了改进增透膜的耐环境性能差的境况，现有技术中提出了采用以酸催化制备的SiO2作为内层，以酸催化TTIP(钛酸四丁酯)制备的TiO2膜作为外层的SiO2-TiO2双层薄膜，该薄膜由于外层TiO2光催化效应使得薄膜能够分解周围环境的有机物而达到自清洁功效，但是由于高折射率TiO2作为外层，双层膜在300～800nm区间的平均透过只有95％左右。另外，现有技术中还提出了一种SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层结构的增透膜，该增透膜以酸催化SiO2作为外层，TiO2做为中间层，TiO2-SiO2复合薄膜作为内层，增透膜在400-800nm范围理论平均透过率高达98％。同时，为克服增透膜易吸收周围环境的水分及悬浮颗粒而导致其光学性能的下降得缺点，需要先形成SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层膜的初始结构，再对该初始结构进行疏水改性处理，一般采用HMDS(六甲基二硅氮烷)与乙醇混合溶剂处理至少48小时后，使SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层膜具备疏水性能，相对未处理的增透膜的接触角由37.8°提高到95.5°。在现有的SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层膜的制备方法中，该SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层膜疏水改性处理过程工序时间久，工艺过程繁琐，且疏水性并不是很好，而且这种疏水处理步骤会导致SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层膜透过率有所下降。
技术实现思路
因此，为克服上述缺点，本专利技术提供一种多层宽光谱疏水型太阳能电池增透膜及其制备方法。一种多层宽光谱疏水性太阳能电池增透膜的制备方法，其包括以下步骤：制备TiO2溶胶及TiO2-SiO2复合溶胶；以甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体制备疏水性的SiO2溶胶前驱体，制备纳米SiO2溶胶，将疏水性的SiO2溶胶前驱体与纳米SiO2溶胶按照体积比为1∶1.5～9混合后得到一疏水性的SiO2溶胶；提供一基底，使用该TiO2-SiO2复合溶胶在基底表面镀膜，得到TiO2-SiO2复合薄膜；使用该TiO2溶胶在TiO2-SiO2复合薄膜上镀膜，得到TiO2/TiO2-SiO2双层膜；以及使用所述疏水性的SiO2溶胶在TiO2/TiO2-SiO2双层膜上镀膜，形成SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层宽光谱疏水型增透膜。一种上述制备方法制备的多层宽光谱疏水性太阳能电池增透膜，其中SiO2膜的折射率为1.44，厚度为96nm；TiO2膜的折射率为2.2，膜厚为127nm；TiO2-SiO2膜的折射率为1.7，膜厚为72nm。一种太阳能电池封装玻璃，包括基底，该基底的至少一个表面设置有上述的多层宽光谱疏水性太阳能电池增透膜。一种太阳能电池，该太阳能电池包括上述的太阳能电池封装玻璃。相对于现有技术，本专利技术所提供的多层宽光谱疏水型太阳能电池增透膜的制备方法中，直接制备疏水性的最外层SiO2膜，无需再对整个SiO2/TiO2/TiO2-SiO2三层结构的增透膜进行疏水性处理，并且不会因为疏水处理步骤而影响SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层结构的增透膜的性能，且缩短了整个SiO2/TiO2/TiO2-SiO2三层宽光谱疏水型太阳能电池增透膜的制备周期。且，由于位于最外层的SiO2膜具有疏水性，周围环境的水分及悬浮颗粒不易吸附在增透膜的表面，增透膜的透光率较高。同时，这种方法所制备出的多层宽光谱疏水型太阳能电池具有更好的疏水性能。附图说明图1为本专利技术一实施方式中的具有多层宽光谱疏水型增透膜的太阳能电池封装玻璃的结构示意图。图2为图1所提供的封装玻璃的剖面的扫描电镜照片。图3为普通玻璃和图1中的太阳能电池封装玻璃的光透过率对比图谱。图4为本专利技术一实施方式中的多层宽光谱疏水型增透膜的制备方法的流程图。图5为TiO2溶胶前驱体相对于TiO2溶胶前驱体和SiO2溶胶前驱体的总质量的百分含量与SiO2-TiO2膜的折射率的关系图。图6为纳米SiO2溶胶中SiO2的粒径分布图。图7为疏水性SiO2溶胶前驱体相对于纳米SiO2溶胶的体积比与多层宽光谱疏水型增透膜表面的疏水性的关系图。图8为依照图4中的制备方法制得的多层宽光谱疏水型增透膜表面的原子力显微镜(AFM)照片。主要元件符号说明基底10增透膜20SiO2-TiO2膜21TiO2膜22SiO2膜23如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式请参见图1，为本专利技术一实施方式中的具有增透膜20的太阳能电池封装玻璃100的结构示意图，该增透膜20为一种多层宽光谱疏水型增透膜。在本实施方式中，所述增透膜20为SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层结构的宽光谱疏水型增透膜。所述玻璃基底10的至少一个表面设置有该增透膜20，在本实施方式中，在玻璃基底10的两个相对的表面上均设有该增透膜20。在其他实施方式中，所述玻璃基底10也可以采用其他的高透过率的透明材料。所述增透膜20包括沿光线入射方向依次设置的SiO2膜23、一TiO2膜22及一SiO2-TiO2膜21三层相互层叠形成。其中，SiO2-TiO2膜21贴合玻璃基底10表面设置，疏水性SiO2膜23位于最外层，TiO2膜22设置于SiO2-TiO2膜21与疏水性SiO2膜23之间。所述增透膜20的各膜层的厚度和折射率可以通过膜系设计软件进行计算。在本实施方式中，增透膜20为通过采用TFCcal膜系设计软件辅助设计λ/4-λ/2-λ/4结构的SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层宽光谱疏水型增透膜。这种λ/4-λ/2-λ/4结构的SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层宽光谱疏水型增透膜具有良好的宽光谱增透性，在可见光范围内平均透过率高，在400-800nm范围平均透过率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层宽光谱疏水性太阳能电池增透膜的制备方法，其包括：制备TiO2溶胶及SiO2‑TiO2复合溶胶；以甲基三乙氧基硅烷为前驱体制备疏水性的SiO2溶胶前驱体，制备纳米SiO2溶胶，将疏水性的SiO2溶胶前驱体与纳米SiO2溶胶混合后得到一疏水性的SiO2溶胶；提供一基底，使用该SiO2‑TiO2复合溶胶在基底表面镀膜，得到SiO2‑TiO2复合薄膜；使用该TiO2溶胶在SiO2‑TiO2复合薄膜上镀膜，得到TiO2/ SiO2‑TiO2双层膜；以及使用所述疏水性的SiO2溶胶在TiO2/ SiO2‑TiO2双层膜上镀膜，形成SiO2/TiO2/SiO2‑TiO2三层宽光谱疏水型增透膜。

【技术特征摘要】
1.一种多层宽光谱疏水性太阳能电池增透膜的制备方法，其包括：制备TiO2溶胶及SiO2-TiO2复合溶胶；以甲基三乙氧基硅烷为前驱体制备疏水性的SiO2溶胶前驱体，制备纳米SiO2溶胶，所述纳米SiO2溶胶的制备方法包括：将正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水按照摩尔比为1：70～90：2～5的比例混合，搅拌均匀；及调节pH值为8～9，将疏水性的SiO2溶胶前驱体与纳米SiO2溶胶按照体积比为1:1.5～9混合后得到一疏水性的SiO2溶胶；提供一基底，使用该SiO2-TiO2复合溶胶在基底表面镀膜，得到SiO2-TiO2复合薄膜；使用该TiO2溶胶在SiO2-TiO2复合薄膜上镀膜，得到TiO2/SiO2-TiO2双层膜；以及使用所述疏水性的SiO2溶胶在TiO2/SiO2-TiO2双层膜上镀膜，形成SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层宽光谱疏水型增透膜。2.如权利要求1所述的多层宽光谱疏水性太阳能电池增透膜的制备方法，其特征在于，所述SiO2-TiO2复合溶胶的制备方法包括：将钛酸四丁酯、无水乙醇、去离子水和浓盐酸混合后搅拌1.5～3小时得TiO2溶胶前驱体；将正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水和浓盐酸混合后搅拌1.5～3小时得SiO2溶胶前驱体；将上述TiO2溶胶前驱体、SiO2溶胶前驱体以质量比1：1～1.5进行混合后，搅拌1.5～3小时；恒温环境下陈化5～8天；以及用微孔孔径为0.15微米～0.25微米的滤膜过滤后得到SiO2-TiO2复合溶胶。3.如权利要求1所述的多层宽光谱疏水性太阳能电池增透膜的制备方法，其特征在于，所述TiO2溶胶的制备方法包括：将钛酸四丁酯、无水乙醇、去离子水和浓盐酸混合后搅拌1.5～3小时得TiO2溶胶前驱体；用微孔孔径为0.15微...

【专利技术属性】
技术研发人员：檀满林，张礼杰，李冬霜，符冬菊，张维丽，陈建军，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44