[发明专利]增透的防雾玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及增透的防雾玻璃及其制备方法。

背景技术

随着石化能源的日趋紧张，全球对能源开发的日趋重视，各种新型清洁能源吸引了各国科学家的目光。太阳能是人类取之不尽，用之不竭的可再生能源，太阳能发电成为近些年来的研究热点，有望成为未来电力供应的主要支柱。但太阳能电池面临两个关键问题：一是如何提高光电转换效率，二是如何降低太阳能电池大规模应用的成本。近年，科学家经研究发现，在太阳能电池板表面覆盖一层减反射膜，可以减少太阳光反射，增加全光谱的透过，提高太阳能板对太阳光谱的吸收效率，提高短路光电流，从而最大限度的利用光能是提高其光电转换效率的有效方法。随着这些太阳能电池的大面积应用，人们迫切需要研究出一种优异的减反射涂层，能够提高太阳能电池效率。

减反射膜在太阳能电池中有着十分重要的作用，包括两个部分：一是玻璃基板上涂覆减反射膜，二是在硅板上涂覆减反射膜。以硅板为例，光在硅表面的反射使光损失高达三分之一，如果在硅表面有一层合适的减反射薄膜，利用薄膜干涉的原理可以使光的反射大为减少，从而达到提高其光电转换效率的目的。单晶硅高效电池的典型代表是斯坦福大学的背面点接触电池、新南威尔士大学的钝化发射区电池(PERL)以及德国Fraunhofer太阳能研究所的局域化背场电池等。倒金字塔技术、双层减反射膜技术以及陷光理论的完善是高效太阳能硅电池发展的主要原因。同样，普通玻璃基板的光透光率为90%左右，涂覆减反射膜后可以更加有效的利用各个波长的太阳光。

国内研究较多的是无机单层减反膜，如SiN、SiO₂、Ta₂O、TiO₂、Al₂O₃等；国外采用双层减反膜如MgF₂、ZnS、ZrO₂、TiO₂等有很好的效果。用有机高分子材料作为减反膜，国外已有一些研究性报导，但其光电转换效率还很低。制备减反射膜的方法有自上而下和自下而上两种，自下而上的方法包括层层自组装、提拉、喷涂、旋涂等方法，它们均可构筑具有较高透光率的涂层。但是这种涂层一般具有粘附性和机械强度差等缺点，限制了其在工业上的应用。自上而下的方法包括光刻胶和刻蚀等，但这些方法通常成本较高。

玻璃的雾化是指湿气或蒸汽冷凝在玻璃制品表面形成微小水滴。而防雾玻璃（Anti-fogging glass）就是指普通玻璃在经过特殊处理之后，使表面具有超亲水特性，使由于雾化而形成的微小水滴迅速铺平，从而达到不影响镜面成像、能见度和玻璃的透光率的效果。防雾的涂层可分为超疏水和超亲水两类。

若该涂层为超疏水性物质，则类似荷叶效应，水滴在涂层的表面滚动角小，能使微小水滴聚集成大水珠。当水珠达到一定尺寸时，会借助其自身重力下滑，或通过外力如风吹、雨刷等方式被除去。该方法效果明显，但是时效性差：由于小水滴的聚集或吹干、蒸发都需要一段时间，水滴会留在玻璃制品上，如棱镜般地影响成像和能见度，而且目前该方法耐久性不理想，无法保证玻璃产品作为耐用消费品的长期使用寿命，从而无法保证真正意义上的自清洁效果。

超亲水性涂层则会使小水滴在玻璃表面上的接触角极小并趋近于零度，当水接触到玻璃表面时，迅速在其表面铺展，形成均匀的水膜，表现出超亲水的性质，不会影响镜面成像，同时水层薄对透光率的影响也大为减小，通过均匀水膜的重力下落带走污渍，该方式可以去除大部分污渍。同时利用超亲水的原理，也可以防止小水滴的形成，达到防雾的效果。