[发明专利]用于太阳能光伏玻璃的SiO2增透薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于能源新材料技术领域，特别涉及一种用于太阳能光伏玻璃的SiO₂增透薄膜及其制备方法。

背景技术

随着化石能源的日趋短缺及由此引发的一系列社会和环境问题，能源和环境问题是21世纪人类可持续发展所要面对的重要课题之一，世界各国十分重视对可再生能源的开发与应用。具有普遍、无害、巨大、长久的太阳能为主的可再生可替代能源获得了巨大的发展。作为主要太阳能利用装置太阳能电池和平板太阳能集热器的必备材料，太阳能光伏玻璃的生产、加工和应用日益广泛。光伏玻璃虽然不是电池的核心部分，但却担负着防止外力和外部环境对太阳能电池精密部件造成损伤的重要作用，因此同样也是太阳能光伏产业链的重要组成部分。

在光伏领域，增加透过玻璃的光通量，就可以获得更高的转化效率。研究发现如果太阳能玻璃透过率增加5%，太阳能平板集热器的效率将会提高6-10%，光伏太阳能电池的光电转换效率将提高3-6％。提高玻璃的透光率，可以有几个途径：一、降低玻璃厚度。现在太阳能玻璃一般为3.2 mm或4 mm，已经很薄。再降低厚度会对玻璃刚度和强度产生很大影响。另外，降低1mm厚度也只能提高透过率0.33%。二、提高生产制造水平，降低铁等有害杂质含量，减少玻璃对光的吸收。现在太阳能玻璃的铁含量已经普遍低于0.012%，玻璃本身对光的吸收已经不大，进一步降低铁含量对光吸收的影响并不大。三、设法降低玻璃的反射率。反射率降低，从另一个角度而言也就是增加了透过率。综上所述，对目前太阳能玻璃而言，通过减反实现更高的透光率是最佳的选择。

通过减反实现更高的透光率就是在基材上蒸镀一层折射率小于基材的低折射率层，且该低折射率层的厚度为1/4波长膜层，称之为增透膜。目前，常用于减反射的镀膜材料主要有MgF₂、ZnS、TiO₂、Ta₂O₅、SiO₂和Si₃N₄等对于普通玻璃来说，理想的增透薄膜折射率为1.22-1.23。但目前的理想的可在玻璃上玻璃成膜材料中，还没有恰好此折射率的物质。最接近的MgF₂的折射率也在1.38。也就是实现完全的增透现阶段还只是理论上的可行。而且对于单层膜，即使折射率达到1.22-1.23，增透效果也不甚理想，这就需要设计多层增透膜。

发明内容

本发明的目的是制备多孔的增透膜材料来降低薄膜的折射率，并通过设计多层增透膜来进一步提高薄膜的可见光透过率。

本发明提供一种用于太阳能光伏玻璃的SiO₂增透薄膜，在玻璃基底上设置SiO₂增透薄膜，其特征在于：该增透薄膜为多层SiO₂增透薄膜，其中，从紧贴玻璃基底那一层的增透薄膜开始从内到外SiO₂增透薄膜的气孔率依次增加。

上述用于太阳能光伏玻璃的SiO₂增透薄膜的多层SiO₂增透薄膜可以为2层或者3层。

本发明还提供一种用于太阳能光伏玻璃的SiO₂增透薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

⑴ 玻璃清洗

首先将玻璃基底清洗干净；

⑵SiO₂溶胶镀膜液制备

将分析纯的正硅酸乙酯、去离子水、无水乙醇、浓盐酸按体积比（20~30）∶（200~300）∶1∶（6~15）混合，在磁力搅拌器上搅拌，再加入不同含量的成孔剂，所述成孔剂为聚乙二醇，继续搅拌，最后陈化，形成成孔剂含量不同的SiO₂溶胶镀膜液；

⑶ 膜层镀制

将步骤⑴得到的玻璃基底置于匀胶机上进行旋转镀膜，在玻璃基底上使用不同含量成孔剂的镀膜液镀制多层SiO₂薄膜，其中，从紧贴玻璃基底那一层开始从内到外所用镀膜液中成孔剂的含量是依次增加的，每制备一层首先要干燥处理，再置于箱式电阻炉内热处理，即以一定的升温速率升到高温保温一段时间，然后自然降温。

步骤（1）中，玻璃清洗可采用以下方法：先采用氨水、双氧水和去离子水的混合溶液煮沸处理，其中，所述氨水、双氧水、去离子水的体积比为1∶（1~4）∶（3~８），煮沸时间为5~20 min；再采用盐酸、双氧水和去离子水的混合溶液煮沸处理，所述盐酸、双氧水、去离子的体积比为1∶（1~3）∶（4~10），煮沸时间为5~20 min，最后用去离子水冲洗干净。