[发明专利]一种宽频带增透疏水薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米材料及涂层的方法，提供一种采用溶胶‑凝胶法制备宽频段增透疏水薄膜的方法。本发明通过溶胶‑凝胶方法制备出的疏水增透薄膜具有增透效果良好、制作成本低及镀膜面积大的特点：在300nm‑900nm光波段范围内，双层宽频带增透薄膜的透射率明显高于空白玻璃的透射率，特别是在432nm‑900nm波段增透膜的透射率均在95%以上，并在593.6nm处达到最大透射率为98.8%，远高于空白玻璃的91.1%。普通玻璃的水接触角为41.6°，经过疏水改性后的增透膜水接触角为145°。并将宽频带疏水增透薄膜与燃料敏化电池结合起来，通过简单的喷涂，电池的转换效率提升了6.4%，在光伏领域及光学器件方向展现出巨大应用潜力。

技术领域

一种宽频带增透疏水薄膜及其制备方法，属于材料领域、新能源领域以及环境领域，主要涉及易被雨水、灰尘污染的光伏玻璃及其他光学器件，通过镀膜能够有效提升材料的增透、抗污的能力。

背景技术

光伏器件及光学器件长期暴露在环境中，灰尘、油污等不可避免的沉积在玻璃表面。提升玻璃的自清洁能力是能源材料研究的一个重要方向。国内外许多团队都围绕这一点进行大量的探究，但大多数所制备出的薄膜只具备疏水这一特性，膜层透过率明显不满足光伏组件的需要，且现阶段小面积均一镀膜已基本解决，在大面积镀膜方面，明显没有找到一种能均一镀膜的方法，所以目前其他团队没有能大面积镀疏水增透膜的设备。基于此，本团队进行一系列研究，旨在能找到比较有效解决这些问题的方法。目前研发的疏水性涂层具有特殊的纳米孔结构，与其他团队的疏水涂层相比，不仅仅是有着疏水、自清洁能力，而且还具有增透的特点，应用于光伏领域不仅能够提升电池表面的防污、除污能力，而且还能减少光的反射，进而提高电池的光电转换效率。

因疏水膜的厚度、均匀性等直接影响到膜层表面的疏水除污效果。也进行了大量探索，经过反复的试验，开发出针对不同材料、不同面积大小的镀膜方法，例如提拉法、旋涂法、喷涂法等，还有本团队自行研发的大型光伏玻璃镀膜设备对应的拉膜法，能够实现不同形状、不同规格的基底镀膜，其中包括市场上1635*985mm的光伏玻璃的镀膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种单层宽频带增透疏水薄膜及其制备方法。所述的宽频带增透疏水薄膜，该疏水薄膜为氧化硅疏水薄膜，该薄膜在300nm-900nm光波段范围内，双层宽频带增透薄膜的透射率高于空白玻璃的透射率；在432nm-900nm波段增透膜的透射率在95%以上；593.6nm波段透射率为98.8%；该氧化硅疏水薄膜的增透膜水接触角为145°以上。

一种宽频带增透疏水薄膜的制备方法，在碱性条件下制备宽频带增透的氧化硅疏水薄膜，具体包括以下步骤：

（1）硅溶胶增透溶液的制备：将无机SiO₂前驱体原硅酸四乙酯、无水乙醇、氨水混合，磁力搅拌后在室温下陈化1~3天，超声粉碎后用偏氟膜过滤后得到硅溶胶增透溶液；

（2）增透膜的疏水改性溶液配制：将十六烷基三甲氧基硅烷、去离子水和无水乙醇混合后于30-40℃恒温磁力搅拌水解20-40h待用；

（3）玻璃的清洗：将玻璃依次经洗衣粉清洗、超声清洗、普通水清洗、超声清洗、丙酮清洗、去离子水清洗后烘干待用；

（4）将清洗干净待用的玻璃于旋涂仪上旋涂步骤（1）所述的硅溶胶增透溶液，得到硅溶胶镀增透薄膜后在400~500℃温度下烧结1~2h，待温度降至室温后取出样品；

（5）将步骤（4）的硅溶胶镀增透薄膜在旋涂仪上旋涂步骤（2）所述的疏水改性溶液进行疏水改性，将疏水改性后的样品放置于90~130℃的烘箱中处理1~2h即可得到宽频带增透疏水薄膜。

步骤（1）中所述的原硅酸四乙酯、无水乙醇、氨水的体积比为0.7~1：25-35：1-2；偏氟膜孔径小于等于0.22μm，具体是将氨水加入无水乙醇中，放置在恒温油浴锅中，待溶液稳定后将原硅酸四乙酯逐滴加入到含有氨水的无水乙醇中，即可得到硅溶胶增透溶液。