【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抗反射涂层领域，具体为一种低温等离子体固化的抗反射无机纳米涂层的制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，清洁能源的开发利用已成为研究热点。从全球新能源结构分析，太阳能发电是新能源发展的重点。电池系统主要由压花玻璃、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、导电铜条电池和功能背板材料组成。其中，压花玻璃是太阳能电池的最外层，光线在玻璃表面反射后只有约92％的光进入电池系统，约8％的光会被反射。在涂有抗反射(ar)涂层的系统中，约有95％以上的光可以进入发电系统。因此，通过在太阳能电池表面增加ar涂层来减少光反射是提高太阳能电池发电效率非常有效的策略。
2、利用溶胶-凝胶法制备无机ar涂层是一种很有前途的方法。虽然ar涂层已经得到了很大程度的应用，但通过溶胶-凝胶法制备的ar涂层由于无机纳米颗粒之间没有很强的化学键来保持其结构稳定，轻微的机械碰撞就会导致涂层中的纳米颗粒发生位移，使得涂层的机械耐久性很差。共价键作为一种强大的作用力，可以增强纳米颗粒之间的联结性，因此建立纳米颗粒间的共价结合可以有效改善涂层的力学性能。为实现颗粒的共价结合，目前多采用直接高温固化的方法，或在无机纳米颗粒溶胶中加入粘结剂而后高温处理，这些方法通常需要在200℃以上的处理数分钟甚至到数小时以上。
3、高温处理常会造成涂层因收缩而产生裂纹，且无法应用于一些温度敏感的场合，例如太阳能光伏板ar涂层的修复。玻璃板下的电池不能耐受高温，过高的处理温度会损坏玻璃下面的电池。因此，迫切需要探索一种能够提高溶胶凝胶抗反射涂层机械耐久性的低温快速
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术通过低温等离子处理技术在低温下固化无机纳米涂层，解决溶胶凝胶法在常温下制备抗反射涂层机械稳定性差的缺点。涂层中的硅羟基或钛羟基在低温等离子的干涉下进一步快速缩合形成了比范德华力更加稳定的si-o-si或si-o-ti或ti-o-ti共价键，大幅提高了抗反射涂层的硬度和机械耐久性，极大缩短了涂层的固化时间，同时解决了现有溶胶凝胶室温固化抗反射涂层机械性能差的难题。不仅如此，本专利技术制备的无机纳米抗反射涂层还具有高孔隙率、低折射率和优异的抗反射性能。
2、为实现上述目的，本专利技术的第一个方面是提供一种无机纳米涂层的制备方法，采用低温等离子体使溶胶凝胶法制备得到的无机纳米颗粒交联固化，得到无机纳米涂层。
3、本专利技术采用低温等离子体固化的抗反射涂层的制备方法，所述低温等离子体固化抗反射涂层可以为多孔二氧化硅或二氧化钛无机涂层。在等离子作用下，溶胶凝胶法制备得到的无机纳米颗粒涂层中的硅羟基或钛羟基在等离子的干涉下进一步缩合形成了比范德华力更加稳定的si-o-si或si-o-ti或ti-o-ti共价键，大幅提高了抗反射涂层的机械耐久能。该制备方法工艺简单，处理时间短，容易调控，适用性广，易于室内外工业化应用。
4、根据本专利技术一些实施方式，优选地，采用低温等离子体固化无机纳米颗粒溶胶，得到无机纳米涂层；更优选地，
5、低温等离子体处理的表面温度不高于150℃，优选温度为室温至150℃，更优选为40-100℃，例如40℃、60℃、80℃、100℃，以及任意两数值或者任意两数值的任意区间。
6、根据本专利技术一些实施方式，优选地，所述无机纳米颗粒溶胶含有通过以下方法制得的一种或多种无机纳米颗粒溶胶原料：
7、将含有硅烷和/或钛酸酯的溶液在催化剂的存在下水解，再陈化，得到无机纳米颗粒溶胶原料；所述催化剂为酸催化剂或碱催化剂；
8、更优选地，无机纳米颗粒溶胶原料的制备方法包括：
9、将硅烷和/或钛酸酯与溶剂混合得到含有硅烷和/或钛酸酯的溶液，在酸催化剂或碱催化剂的催化作用下，在室温下水解0.5-24h后陈化24h以上，得到无机纳米颗粒溶胶原料。所述室温例如可以为0-35℃，例如可以为0℃、10℃、20℃、25℃、30℃、35℃，以及任意两数值或者任意两数值的任意区间。
10、根据本专利技术一些实施方式，优选地，所述无机纳米颗粒溶胶原料中各组分的摩尔比为硅烷和/或钛酸酯∶催化剂＝10∶(1-5)，例如10与1、2、3、4、5，以及任意两数值或者任意两数值的任意区间之比；例如所述无机纳米颗粒溶胶原料中各组分的摩尔比为硅烷∶催化剂＝10∶(1-5)。再比如所述无机纳米颗粒溶胶原料中各组分的摩尔比为钛酸酯∶催化剂＝10∶(1-5)。
11、根据本专利技术一些实施方式，优选地，相对于总质量为1g的硅烷和/或钛酸酯，所述含有硅烷和/或钛酸酯的溶液中溶剂的用量为10-100g，例如10g、20g、30g、40g、50g、60g、70g、80g、100g，以及任意两数值或者任意两数值的任意区间。例如相对于总质量为1g的硅烷，所述溶剂的用量为10-100g；再比如相对于总质量为1g的钛酸酯，所述溶剂的用量为10-100g。
12、根据本专利技术一些实施方式，优选地，所述的硅烷选自正硅酸乙酯、乙基三甲氧基硅烷、乙氧基三甲基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。
13、根据本专利技术一些实施方式，优选地，所述的钛酸酯选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中至少一种。
14、根据本专利技术一些实施方式，优选地，含有硅烷和/或钛酸酯的溶液中的溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、辛醇、戊醇、己醇、庚醇、乙二醇、丙三醇、丙二醇、异丙醇或水中至少一种。
15、根据本专利技术，用酸催化比碱催化所得的涂层的硬度更高，但用酸催化比碱催化所得的涂层的透光率低，因此，可以根据实际需要更优选采用的催化类型。
16、根据本专利技术一些实施方式，优选地，所述的酸催化剂选自无机酸，优选盐酸、磷酸、硝酸、醋酸、碳酸、路易斯酸中至少一种。
17、所述路易斯酸包括但不限于氯化铝、氯化铁中的至少一种。
18、根据本专利技术一些实施方式，优选地，所述碱催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、三丁基胺中的至少一种。
19、根据本专利技术一些实施方式，优选地，所述制备方法包括：
20、将无机纳米颗粒溶胶涂覆在底材表面，经干燥后，采用低温等离子体提供能量使无机纳米颗粒进一步交联固化，得到无机纳米涂层；
21、更优选地，所述涂覆为提拉法、滚涂法、喷涂法、旋涂法中的至少一种方法或组合。
22、更优选地，所述底材包括无机玻璃、有机玻璃中的至少一种；进一步更优选地，所述无机玻璃包括硅酸盐玻璃、石英玻璃、硅硼玻璃中的至少一种。
23、根据本专利技术一些实施方式，优选地，所述的等离子体固化的等离子来源为双介质阻挡放电等离子体发生器或者低温等离子体火炬处理器中的任意一种。
24、根据本专利技术，双介质阻挡放电等离子体发生器处理后温度比低温等离子体火炬处理器要低一些，在温度处理方面，适用性更广。
25、更优选地，双介质阻挡放电等离子体发生器距离样品的距离为0.1-2cm，例如0.1cm、0.5cm、1cm、1.5cm、2c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无机纳米涂层的制备方法，采用低温等离子体使溶胶凝胶法制备得到的无机纳米颗粒交联固化，得到无机纳米涂层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求8中所述的制备方法，其特征在于：
10.一种权利要求1-9中任一项所述的制备方法在获得抗反射涂层中的应用；优选在太阳能电池或光伏板领域中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种无机纳米涂层的制备方法，采用低温等离子体使溶胶凝胶法制备得到的无机纳米颗粒交联固化，得到无机纳米涂层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
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【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，张海萍，祝京旭，刘迎春，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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