CN101980379B - 一种用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜的制备方法，首先将钛源与无水乙醇混合后向其内加入酸性溶液，形成混合溶液A，接着，在该混合溶液A中加入由去离子水和无水乙醇形成的水醇混合溶液，搅拌均匀形成TiO2溶胶；接着，将硅前驱体正硅酸乙酯与无水乙醇混合后搅拌均匀后调节pH为2～3，随后，加入蒸馏水，搅拌后静置陈化，即得SiO2溶胶；再接着，将TiO2溶胶和SiO2溶胶混合后，将其采用喷涂或旋涂的方式成膜，真空干燥，最后在300～500℃下热处理1～6h，即得用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜。本发明所制得的复合薄膜在提高电池对光的利用率的同时可以减少由于户外使用太阳能电池的清洗及维护费用，有助于推进太阳能电池的产业化进程。
Description
技术领域
本发明属于新材料技术及新能源技术领域，涉及一种用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜的制备方法。
背景技术
自清洁是通过在玻璃表面形成半导体氧化光催化剂，从而，产生电子一空穴对，以其特有的强氧化能力将玻璃表面的几乎所有的有机污染物完全氧化并降解为相应的无害无机物。
目前，高层建筑的窗玻璃、高速路的护栏等均采用涂覆TiO2薄膜而长期保持自清洁功能，节省了人力物力。目前，各国自清洁产品的发展非常迅速。日本在纳米TiO2自清洁产品的应用和开发上走在世界前列。英国的皮尔金顿公司，美国的PPG公司，也都采用不同的制备方法制备并生产了自清洁玻璃。随着人们对自清洁概念的提高，市场对其的需求也急剧增大。
目前户外用玻璃基太阳能电池是目前太阳能电池领域的研究热点，开发一种太阳能电池及光催化相关领域使用的二氧化钛/二氧化硅复合自清洁增透薄膜具有极其重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜的制备方法，其在提高电池对光的利用率的同时减少由于户外使用太阳能电池的清洗及维护费用，有助于推进太阳能电池的产业化进程。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将钛源按照1∶(3～10)的体积比加入到无水乙醇中，配制成酯醇混合溶液，搅拌均匀；
步骤2：按钛源与酸性溶液的体积比为(6～10)∶1，在步骤1形成的酯醇混合溶液加入酸性溶液后，搅拌1小时，形成混合溶液A；
步骤3：将去离子水和无水乙醇混合形成水醇混合溶液，然后，将该水醇混合溶液加入到步骤2得到的混合溶液A中，然后搅拌1h，即得TiO2溶胶，备用，其中，钛离子与去离子水和乙醇的体积比为(3～10)∶1∶10；
步骤4：将硅前驱体正硅酸乙酯按照1∶10的体积比加入到无水乙醇中，搅拌1h，然后加入酸性溶液调节pH为2～3，随后按硅前驱体∶蒸馏水＝(2～5)∶1的比例加入蒸馏水，搅拌1h后静置陈化12h，即得SiO2溶胶，备用；
步骤5：将步骤3得到的TiO2溶胶和步骤4得到的SiO2溶胶按质量比为(1～5)∶1混合形成混合溶胶，然后将该混合溶胶采用喷涂或旋涂的方式成膜后在60℃下真空干燥30min，最后在300～500℃下热处理1～6h，即得用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜。
作为本发明的优选实施例，所述步骤1中的钛源选自钛酸四异丙酯或钛酸四正丁酯；
作为本发明的优选实施例，所述步骤2和步骤4中的酸性溶液选自盐酸、硝酸、醋酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、苯甲酸或己二酸中的一种；
作为本发明的优选实施例，所述旋涂的转速为1000～4000转/分钟，时间为10～30秒。
本发明用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜的制备方法至少具有以下优点：由于本发明增透及自清洁复合薄膜的制备方法中掺杂有SiO2溶胶，因此，可以有效提高二氧化钛薄膜与基体间的结合程度，提高电池对光的利用率的同时减少由于户外使用太阳能电池的清洗及维护费用，有助于推进太阳能电池的产业化进程。
附图说明
图1是本发明复合薄膜随光照时间接触角的变化情况。
具体实施方式
下面结合附图对本发明用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜的制备方法进行详细描述：
实施例1
步骤1：将钛酸四异丙酯按照1∶3的体积比加入到无水乙醇中，配制成酯醇混合溶液，搅拌均匀至淡黄色；
步骤2：按钛源与盐酸溶液的体积比为6∶1，在步骤1形成的酯醇混合溶液加入盐酸溶液后，搅拌1小时，形成混合溶液A；
步骤3：将去离子水和无水乙醇混合形成水醇混合溶液，然后，将该水醇混合溶液加入到步骤2得到的混合溶液A中，然后搅拌1h，使水解充分，陈化，即得无色透明到淡蓝色半透明得TiO2溶胶，备用，其中，钛离子与去离子水和无水乙醇的体积比为3∶1∶10；
步骤4：将硅前驱体正硅酸乙酯按照1∶10的体积比加入到无水乙醇中，搅拌1h，使醇解充分，然后加入柠檬酸抑制剂调节pH使其在2-3之间，随后按硅前驱体∶蒸馏水＝5∶1的比例加入蒸馏水，搅拌1h后静置陈化12h，即得无色透明到淡蓝色半透明SiO2溶胶样品，备用；
步骤5：将步骤3得到的TiO2溶胶和步骤4得到的SiO2溶胶按质量比为5∶1混合形成混合溶胶，然后将该混合溶胶喷成膜后在60℃下真空干燥30min，最后在300℃下热处理6h，即得与基体附着良好的用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜。
实施例2
步骤1：将钛酸四正丁酯按照1∶10的体积比加入到无水乙醇中，配制成酯醇混合溶液，搅拌均匀至淡黄色；
步骤2：按钛源与硝酸溶液的体积比为10∶1，在步骤1形成的酯醇混合溶液加入硝酸溶液后，搅拌1小时，形成混合溶液A；
步骤3：将去离子水和无水乙醇混合形成水醇混合溶液，然后，将该水醇混合溶液加入到步骤2得到的混合溶液A中，然后搅拌1h，使水解充分，陈化，即得无色透明到淡蓝色半透明得TiO2溶胶，备用，其中，钛离子与去离子水和乙醇的体积比为10∶1∶10；
步骤4：将硅前驱体正硅酸乙酯按照1∶10的体积比加入到无水乙醇中，搅拌1h，使醇解充分，然后加入酒石酸抑制剂调节pH使其在2-3之间，随后按硅前驱体∶蒸馏水＝5∶1的比例加入蒸馏水，搅拌1h后静置陈化12h，即得无色透明到淡蓝色半透明SiO2溶胶样品，备用；
步骤5：将步骤3得到的TiO2溶胶和步骤4得到的SiO2溶胶按质量比为1∶1混合形成混合溶胶，然后将该混合溶胶喷成膜后在60℃下真空干燥30min，最后在500℃下热处理1h，即得与基体附着良好的用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜。
实施例3
步骤1：将钛酸四正丁酯按照1∶5的体积比加入到无水乙醇中，配制成酯醇混合溶液，搅拌均匀至淡黄色；
步骤2：按钛源与醋酸溶液的体积比为10∶1，在步骤1形成的酯醇混合溶液加入醋酸溶液后，搅拌1小时，形成混合溶液A；
步骤3：将去离子水和无水乙醇混合形成水醇混合溶液，然后，将该水醇混合溶液加入到步骤2得到的混合溶液A中，然后搅拌1h，使水解充分，陈化，即得无色透明到淡蓝色半透明得TiO2溶胶，备用，其中，钛离子与去离子水和乙醇的体积比为10∶1∶10；
步骤4：将硅前驱体正硅酸乙酯按照1∶10的体积比加入到无水乙醇中，搅拌1h，使醇解充分，然后加入苯甲酸抑制剂调节pH使其在2-3之间，随后按硅前驱体∶蒸馏水＝2∶1的比例加入蒸馏水，搅拌1h后静置陈化12h，即得无色透明到淡蓝色半透明SiO2溶胶样品，备用；
步骤5：将步骤3得到的TiO2溶胶和步骤4得到的SiO2溶胶按质量比为3∶1混合形成混合溶胶，然后将该混合溶胶在转速为1000～4000转/分钟的条件下旋涂10秒，接着，在60℃下真空干燥30min，最后在300℃下热处理2h，即得与基体附着良好的用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜。
实施例4
步骤1：将钛酸四正丁酯按照1∶5的体积比加入到无水乙醇中，配制成酯醇混合溶液，搅拌均匀至淡黄色；
步骤2：按钛源与醋酸溶液的体积比为10∶1，在步骤1形成的酯醇混合溶液加入硝酸溶液后，搅拌1小时，形成混合溶液A；
步骤3：将去离子水和无水乙醇混合形成水醇混合溶液，然后，将该水醇混合溶液加入到步骤2得到的混合溶液A中，然后搅拌1h，使水解充分，陈化，即得无色透明到淡蓝色半透明得TiO2溶胶，备用，其中，钛离子与去离子水和乙醇的体积比为10∶1∶10；
步骤4：将硅前驱体正硅酸乙酯按照1∶10的体积比加入到无水乙醇中，搅拌1h，使醇解充分，然后加入己二酸抑制剂调节pH使其在2-3之间，随后按硅前驱体∶蒸馏水＝2∶1的比例加入蒸馏水，搅拌1h后静置陈化12h，即得无色透明到淡蓝色半透明SiO2溶胶样品，备用；
步骤5：将步骤3得到的TiO2溶胶和步骤4得到的SiO2溶胶按质量比为3∶1混合形成混合溶胶，然后将该混合溶胶在转速为1000～4000转/分钟的条件下旋涂30秒，接着，在60℃下真空干燥30min，最后在300℃下热处理2h，得到与基体附着良好的用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜。
请参阅图1所示，从中可知，本发明复合薄膜的接触角随光照迅速下降，自清洁性能明显改善。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.一种用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将钛源按照1∶(3～10)的体积比加入到无水乙醇中，配制成酯醇混合溶液，搅拌均匀；
步骤2：按钛源与酸性溶液的体积比为(6～10)∶1，在步骤1形成的酯醇混合溶液加入酸性溶液后，搅拌1小时，形成混合溶液A；
步骤3：将去离子水和无水乙醇混合形成水醇混合溶液，然后，将该水醇混合溶液加入到步骤2得到的混合溶液A中，然后搅拌1h，即得TiO2溶胶，备用，其中，钛离子与去离子水和无水乙醇的体积比为(3～10)∶1∶10；
步骤4：将硅前驱体正硅酸乙酯按照1∶10的体积比加入到无水乙醇中，搅拌1h，然后加入酸性溶液调节pH为2～3，随后按硅前驱体∶蒸馏水＝(2～5)∶1的比例加入蒸馏水，搅拌1h后静置陈化12h，即得SiO2溶胶，备用；
步骤5：将步骤3得到的TiO2溶胶和步骤4得到的SiO2溶胶按质量比为(1～5)∶1混合形成混合溶胶，然后将该混合溶胶采用喷涂或旋涂的方式成膜后在60℃下真空干燥30min，最后在300～500℃下热处理1～6h，即得用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜。
2.如权利要求1所述的用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的钛源选自钛酸四异丙酯或钛酸四正丁酯。
3.如权利要求1所述的用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2和步骤4中的酸性溶液选自盐酸、硝酸、醋酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、苯甲酸或己二酸中的一种。
4.如权利要求1所述的用于太阳能电池用增透及自清洁复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述旋涂的转速为1000～4000转/分钟，时间为10～30秒。
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