專利名稱：一種超白光伏玻璃減反膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏玻璃領(lǐng)域，具體涉及一種超白光伏玻璃減反膜的制備方法。
背景技術(shù)：
能源的日益緊缺，引起人們對新型可再生能源的關(guān)注。太陽電池作為一種利用可再生太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的新型光電子器件得到人們的高度重視和廣泛研究。晶體硅太陽電池一直處于絕對的統(tǒng)治地位，但是晶體硅太陽電池的高成本限制了其在民用領(lǐng)域的普及。高的光伏效率和低的生產(chǎn)成本是晶體硅太陽電池工業(yè)界始終追求的目標(biāo)，也是太陽能發(fā)電能否與其他能源技術(shù)相競爭的關(guān)鍵問題。然而隨著人們對太陽電池研究的不斷深入，太陽電池組件中晶體硅的轉(zhuǎn)換效率已接近極限值，繼續(xù)依靠提高電池片本身效率來增加光伏組件輸出功率遇到了瓶頸，人們不得不從太陽電池組件的封裝材料著手。目前，人們普遍采用低鐵超白光伏玻璃作為太陽電池組件的封裝玻璃，這種玻璃在可見波段具有90%以上的可見光透過率。但是由于這種玻璃與空氣之間的折射率差異，超白光伏玻璃對可見光仍然存在8%的反射，通過在光伏玻璃表面制備一層減反膜能有效提高可見光透過率，從而提高太陽電池組件的輸出功率。目前，超白光伏玻璃用減反膜受限于生產(chǎn)成本的要求主要采用溶膠凝膠法或化學(xué)腐蝕法制備單層的多孔二氧化硅減反膜。例如授權(quán)公告號為CN201336312Y的中國實用新型專利說明書中公開了用溶膠凝膠法制備光伏玻璃減反膜的方法，制得的減反膜使低鐵超白光伏玻璃的透光率達到94%以上，太陽電池封裝組件的光電轉(zhuǎn)化率增加1. 8%以上。申請公布號為CN 101885586A的中國發(fā)明專利申請公開了一種光伏玻璃表面減反射膜的制備方法，包括1)制備無機-有機雜化硅溶液；2)將無機-有機雜化硅溶液涂覆于光伏玻璃上；3)經(jīng)疏水 處理和固化處理后得到具有減反射膜的光伏玻璃。雖然該技術(shù)方案通過溶膠-凝膠法制備減反射膜，在可見到紅外波段具有光譜減反效果，但是該方法使用的原料價格相對較高并且制備工藝相對較為復(fù)雜，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。另外，美國專利US45355026公開了在基片上先沉積一層SiO2薄膜，然后采用化學(xué)刻蝕形成多孔結(jié)構(gòu)從而實現(xiàn)減反射，丹麥SunarcTechnologyA/S (弧光科技)公司利用該方法在光伏玻璃雙面實現(xiàn)透過率提高5%的光學(xué)減反膜。但是，目前國內(nèi)工業(yè)界主要以溶膠凝膠法制備減反膜為主，尋找成本低廉、操作簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)的化學(xué)腐蝕法制備超白光伏玻璃減反膜有其現(xiàn)實的必要性，有利于填補國內(nèi)化學(xué)腐蝕法制備超白光伏玻璃減反膜的技術(shù)空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種超白光伏玻璃減反膜的制備方法，采用化學(xué)腐蝕法，制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低。一種超白光伏玻璃減反膜的制備方法，包括以下步驟I)超白光伏玻璃表面預(yù)處理超白光伏玻璃表面經(jīng)預(yù)處理后得到預(yù)處理后的超白光伏玻璃；2)化學(xué)腐蝕法制備多孔二氧化硅膜(即多孔二氧化硅薄膜)將步驟I)中預(yù)處理后的超白光伏玻璃放入氫氧化鈉濃度為O. 01mol/L^0. lmol/L的氫氧化鈉水溶液中，在800C 120°C反應(yīng)60mirTl20min，得到含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃；3)疏水化處理步驟2)中的含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃經(jīng)疏水化處理后得到疏水化處理后的超白光伏玻璃；4)固化處理步驟3)中的疏水化處理后的超白光伏玻璃經(jīng)固化處理后得到具有減反膜的超白光伏玻璃。步驟I)中，作為優(yōu)選，所述的預(yù)處理包括清洗、干燥、親水化處理以及干燥待用。進一步優(yōu)選，所述的預(yù)處理包括先將超白光伏玻璃放入含洗手液的水溶液中在600C 10(TC清洗3tT6h，然后分別用丙酮和酒精超聲，再經(jīng)去離子水沖洗后用氮氣吹干，隨后親水化處理，最后干燥待用。經(jīng)此方法玻璃表面的有機、無機沾染物都被去除干凈。進一步優(yōu)選，所述的親水化處理采用以下(a)、(b)、(C)、(d)處理方式的一種或者兩種以上；(a)親水化處理采用質(zhì)量百分含量為O. 1°/Tl%氫氟酸(HF)作為親水化試劑，在IO0C 35°C下反應(yīng)Is 30s ；O. 1°/Γ %氫氟酸即為HF與水組成的溶液，O. 1% 1%為HF的質(zhì)量分數(shù)。(b)親水化處理采用由質(zhì)量百分含量為30%的H2O2水溶液和質(zhì)量百分含量為98%H2S04按體積比3:7配成的親水化試劑，在50°C 95°C反應(yīng)10mirT90min ；(c)親水化處理先采用由水、H2O2和質(zhì)量百分含量為37%的鹽酸按質(zhì)量比6 1 1配成的親水化試劑，在50°C 95°`C下處理2mirTl0min，再采用由水、NH3 · H2O和H2O2按質(zhì)量比5:1:1配成的親水化試劑,再在50°C 95°C下處理2min IOmin ；質(zhì)量百分含量為37%的鹽酸為氯化氫和水組成的溶液，37%為氯化氫的質(zhì)量分數(shù)；(d)親水化處理采用由質(zhì)量百分含量O. 5% 2%的NaOH、48% 59%的C2H5OH以及40% 50%的水組成的親水化試劑，在10°C 35°C下超聲處理10mirT90min。經(jīng)上述方法親水化處理的超白光伏玻璃，所得的靜態(tài)接觸角在1° ^40°之間，有利于后續(xù)在超白光伏玻璃上制備多孔二氧化硅膜。步驟3)中，所述的疏水化處理包括將疏水化試劑加入到反應(yīng)容器中，將含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃也放入反應(yīng)容器中，在溫度為50°C 200°C的反應(yīng)容器中密封反應(yīng)lhlh，然后敞開反應(yīng)容器反應(yīng)0. 5tT3h。經(jīng)過疏水化試劑處理后，在含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃的表面形成的一層低表面能疏水基團，使得靜態(tài)接觸角在100° 180°之間，使經(jīng)疏水化處理后的超白光伏玻璃具備一定的疏水性能，有助于減少水分對減反膜微觀結(jié)構(gòu)的腐蝕，保證了本發(fā)明制備的具有減反膜的超白光伏玻璃的使用壽命。進一步優(yōu)選，在100°C ^200oC敞開反應(yīng)容器反應(yīng)0. 5tT3h，有利于含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃表面未反應(yīng)的疏水化試劑充分揮發(fā)，形成性能更加穩(wěn)定的疏水化處理后的超白光伏玻璃。進一步優(yōu)選，將疏水化試劑滴加5 40滴到反應(yīng)容器中，且滴加到反應(yīng)容器中的疏水化試劑與含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃不直接接觸，有利于在反應(yīng)容器的密封反應(yīng)中，對含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃的表面疏水化，并且，量的控制以及不直接接觸，使得對含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃的表面大面積均勻疏水化處理。進一步優(yōu)選，所述的疏水化試劑為六甲基二硅氮烷、三甲基氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一種或兩種以上，以達到超白光伏玻璃表面超疏水(靜態(tài)接觸角大于150° )的目的。步驟4)中，所述的固化處理的條件為在IOO0C 400°C下固化處理50min 300min,
進一步提高具有減反膜的超白光伏玻璃的使用穩(wěn)定性。經(jīng)過本發(fā)明超白光伏玻璃減反膜的制備方法制備的具有減反膜的超白光伏玻璃為具有大面積均勻單層減反射膜的超白光伏玻璃。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于一、不同于國外的化學(xué)腐蝕法工藝復(fù)雜，成本高，并使用易污染環(huán)境的氫氟酸類化學(xué)試劑。本發(fā)明超白光伏玻璃減反膜的制備方法，具有工藝簡單，成本低及使用對環(huán)境相對友好的氫氧化鈉試劑等優(yōu)點，并且填補了國內(nèi)化學(xué)腐蝕法制備超白光伏玻璃減反射薄膜的技術(shù)空白。二、本發(fā)明制備方法在減反膜表面形成的一層低表面能疏水基團使減反膜呈現(xiàn)超疏水性能，有助于減少 水分對減反膜微觀結(jié)構(gòu)的腐蝕，保證了本發(fā)明制備的具有減反膜的超白光伏玻璃的使用壽命。此外，本發(fā)明制備的具有減反膜的超白光伏玻璃上的單層減反膜使超白光伏玻璃的透過率最高達到98. 3%，可見光部分的平均透過率達到97. 2%，太陽電池封裝組件的光電轉(zhuǎn)化率增加幅度在3%以上。三、本發(fā)明超白光伏玻璃減反膜的制備方法不但制備工藝簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，而且，其生產(chǎn)成本大大降低，具有較好的經(jīng)濟效益。同時本發(fā)明制備的具有減反膜的超白光伏玻璃具有較長的使用壽命以及較好的減反射效果，有利于市場化大規(guī)模推廣利用，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為實施例1制備的具有減反膜的超白光伏玻璃的表面掃描電鏡結(jié)構(gòu)形貌圖，其中倍數(shù)為X30K ；圖2為實施例1制備的具有減反膜的超白光伏玻璃(即減反超白玻璃)與未作處理的超白光伏玻璃(即未處理超白玻璃)在300nnTl200nm波長范圍的透過率對比圖；圖3為實施例1制備的具有減反膜的超白光伏玻璃的靜態(tài)接觸角照片，接觸角為166。。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，以具體實施例來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明不局限于實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整。實施例1I)超白光伏玻璃表面預(yù)處理將待處理的超白光伏玻璃(深圳南玻，厚度3. 2mm)首先放入含洗手液(廣州藍月亮，蘆薈)的水溶液中經(jīng)水浴80°C清洗5h，其中，含洗手液的水溶液由體積比為1:50的洗手液與水組成，然后分別用丙酮超聲20min和酒精超聲20min，再經(jīng)去離子水沖洗后用氮氣吹干待用，隨后將清洗吹干后的超白光伏玻璃加入到親水化試劑中進行親水化處理，親水化處理采用由5gNa0H、300mL(236. 8g) C2H5OH以及200g水組成的親水化試劑，在25°C下超聲處理30min，最后干燥待用，得到預(yù)處理后的超白光伏玻璃；2)化學(xué)腐蝕法制備多孔二氧化硅膜配制成NaOH濃度為O. 05mol/L的氫氧化鈉水溶液，將步驟I)中的預(yù)處理后的超白光伏玻璃放入裝有NaOH濃度為O. 05mol/L的NaOH水溶液的聚四氟乙烯反應(yīng)容器中，經(jīng)油浴鍋加熱使聚四氟乙烯反應(yīng)容器中的溶液溫度達到97°C，在97°C反應(yīng)90min，得到含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃；3)疏水化處理將步驟2)中的含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃放入干燥的聚四氟乙烯反應(yīng)容器中，聚四氟乙烯反應(yīng)容器滴加10滴十三氟辛基三乙氧基硅烷，十三氟辛基三乙氧基硅烷與含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃沒有直接接觸，把聚四氟乙烯反應(yīng)容器密封好，放入烘箱中，120°C加熱2h，使十三氟辛基三乙氧基硅烷氣體與含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃表面的羥基反應(yīng)。最后敞開聚四氟乙烯反應(yīng)容器，在150°C蒸發(fā)1. 5h使剩余的未反應(yīng)的十三氟辛基三乙氧基硅烷充分揮發(fā)，得到疏水化處理后的超白光伏玻璃；4)固化處理將步驟3)中疏水化處理后 的超白光伏玻璃放入馬弗爐中350°C加熱60min，得到具有大面積均勻單層減反射薄膜的超白光伏玻璃，即具有減反膜的超白光伏玻璃。實施例1制備的具有減反膜的超白光伏玻璃的表面掃描電鏡結(jié)構(gòu)形貌如圖1所示，其中倍數(shù)為X30K。實施例1制備的具有減反膜的超白光伏玻璃與步驟I)中未作處理的超白光伏玻璃在300nnTl200nm波長范圍的透過率對比圖如圖2所示。從圖中可知相對于未作處理的超白光伏玻璃，實施例1制備的具有減反膜的超白光伏玻璃透過率在300nnTl200nm全波段都有大幅度提高，透過率最高達到98. 3%，可見光部分的平均透過率達到97.2%。證明所制備的減反膜對超白光伏玻璃減反具有非常大的效果。實施例1制備的具有減反膜的超白光伏玻璃的靜態(tài)接觸角照片如圖3所示，其接觸角為166°，得到了超疏水的表面(靜態(tài)接觸角大于150° )，接觸角為166°，具備較強的自清潔性能。表I所示為用未作處理的超白光伏玻璃及實施例1制備的具有減反膜的超白光伏玻璃作為封裝玻璃制備的單片單晶硅太陽電池組件電學(xué)性能參數(shù)對比表。從表中可知，封裝玻璃選用實施例1制備的具有減反膜的超白玻璃的組件轉(zhuǎn)換效率為18. 19%，比選用未作處理的超白光伏玻璃作為封裝玻璃的組件轉(zhuǎn)換效率高出3. 2%[3. 2%為增加的百分比幅度，即(18. 19%-17. 62%)/17. 62%=3. 2%]。表I
權(quán)利要求
1.一種超白光伏玻璃減反膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 1)超白光伏玻璃表面預(yù)處理超白光伏玻璃表面經(jīng)預(yù)處理后得到預(yù)處理后的超白光伏玻璃； 2)化學(xué)腐蝕法制備多孔二氧化硅膜將步驟I)中預(yù)處理后的超白光伏玻璃放入氫氧化鈉濃度為O. Olmol/L O. lmol/L的氫氧化鈉水溶液中，在80°C 120°C反應(yīng)60mirTl20min，得到含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃； 3)疏水化處理步驟2)中的含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃經(jīng)疏水化處理后得到疏水化處理后的超白光伏玻璃； 4)固化處理步驟3)中的疏水化處理后的超白光伏玻璃經(jīng)固化處理后得到具有減反膜的超白光伏玻璃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超白光伏玻璃減反膜的制備方法，其特征在于，步驟I)中，所述的預(yù)處理包括清洗、干燥、親水化處理以及干燥待用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超白光伏玻璃減反膜的制備方法，其特征在于，步驟I)中，所述的預(yù)處理包括先將超白光伏玻璃放入含洗手液的水溶液中在60°C 100°C清洗3tT6h，然后分別用丙酮和酒精超聲，再經(jīng)去離子水沖洗后用氮氣吹干，隨后親水化處理，最后干燥待用。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超白光伏玻璃減反膜的制備方法，其特征在于，所述的親水化處理采用以下(a)、(b)、(c)、(d)處理方式的一種或者兩種以上； (a)親水化處理采用質(zhì)量百分含量為O.19Tl%氫氟酸作為親水化試劑，在10°C 35°C下反應(yīng)ls 30s ； (b)親水化處理采用由質(zhì)量百分含量為30%的H2O2水溶液和質(zhì)量百分含量為98%H2S04按體積比3:7配成的親水化試劑,在50°C 95°C反應(yīng)IOmin 90min ； (c)親水化處理先采用由水、H2O2和質(zhì)量百分含量為37%的鹽酸按質(zhì)量比61 :1配成的親水化試劑，在50°C 95°C下處理2mirTl0min，再采用由水、NH3 ·Η20和H2O2按質(zhì)量比5:1:1配成的親水化試劑，再在50°C 95°C下處理2min IOmin ； Cd)親水化處理采用由質(zhì)量百分含量O. 5% 2%的Na0H、48% 59%的C2H5OH以及40% 50%的水組成的親水化試劑，在10°c 35°C下超聲處理IOmin 90min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超白光伏玻璃減反膜的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述的疏水化處理包括將疏水化試劑加入到反應(yīng)容器中，將含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃也放入反應(yīng)容器中，在溫度為50°C 20(TC的反應(yīng)容器中密封反應(yīng)ltT4h，然后敞開反應(yīng)容器反應(yīng)O. 5h 3h。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超白光伏玻璃減反膜的制備方法，其特征在于，在IOO0C 200°C敞開反應(yīng)容器反應(yīng)O. 5tT3h。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超白光伏玻璃減反膜的制備方法，其特征在于，將疏水化試劑滴加5 40滴到反應(yīng)容器中，且滴加到反應(yīng)容器中的疏水化試劑與含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃不直接接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超白光伏玻璃減反膜的制備方法，其特征在于，所述的疏水化試劑為六甲基二硅氮烷、三甲基氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一種或兩種以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超白光伏玻璃減反膜的制備方法，其特征在于，步驟4)中，所述的固化處理的條件為在100°C 400°C下固化處理50mirT300min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超白光伏玻璃減反膜的制備方法，包括對超白光伏玻璃表面預(yù)處理，將預(yù)處理后的超白光伏玻璃放入濃度為0.01~0.1mol/L的氫氧化鈉水溶液中，在80~120℃反應(yīng)60~120min，得到含多孔二氧化硅膜的超白光伏玻璃；再經(jīng)疏水化處理、固化處理后得到具有減反膜的超白光伏玻璃。本發(fā)明超白光伏玻璃減反膜的制備方法，具有工藝簡單，成本低及使用對環(huán)境相對友好的氫氧化鈉試劑等優(yōu)點，并且填補了國內(nèi)化學(xué)腐蝕法制備超白光伏玻璃減反射薄膜的技術(shù)空白。本發(fā)明制備的具有減反膜的超白光伏玻璃的透過率最高達到98.3%，太陽電池封裝組件的光電轉(zhuǎn)化率增加幅度在3%以上，同時還具有較長的使用壽命。
文檔編號C03C17/23GK103043917SQ201210586290
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者汪雷, 徐晨, 楊德仁, 王誼, 羅滌域, 王玉芝, 陳恒峰 申請人:浙江大學(xué), 鎮(zhèn)江大成新能源有限公司