CN102584025B - 具有宽带隙折射率可调隔离层玻璃的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有宽带隙折射率可调隔离层玻璃的制备方法，玻璃的膜层结构为:浮法玻璃/隔离层/功能膜。该隔离层的带隙在3.4-3.6eV、折射率在1.6-2.1之间可调，隔离层不影响玻璃的光谱透射率。隔离层在450～750℃玻璃上采用气相沉积法，或单面喷涂法制备，并且在450～750℃保温2.5～3.0分钟；或者在450～750℃镀制隔离层后、接着在隔离层上镀制功能膜层，最后同时在450～750℃保温2.5～3.0分钟；膜层耐久性好。本发明在半导体功能镀膜玻璃、隔热玻璃、太阳能电极玻璃和建筑节能玻璃工业方面具有广泛的应用，前景广阔。

Description

具有宽带隙折射率可调隔离层玻璃的制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种在玻璃基板上镀制一层宽带隙折射率可调隔离层的制备方法，属于功能镀膜玻璃制造的技术领域。
背景技术
在玻璃上镀制功能性的薄膜，为了阻止玻璃中的钠离子扩散到功能膜上、降低功能膜的性能，往往需要首先在玻璃上镀制一个隔离层。镀膜玻璃的结构是：玻璃/隔离层/功能膜。目前常用氧化硅膜作为隔离层。但是，由于氧化硅膜的折射率在1.46-1.52之间，不能与功能膜的折射率很好地匹配，使镀膜玻璃显现色差、影响镀膜玻璃的美观。例如：透明导电膜，常用的n型半导体透明氧化物膜层(例如：锡掺氧化铟，氟掺氧化锡，铝掺氧化锌，氧化锌-氧化锡等)的折射率一般在2.00-2.20左右、带隙一般在3.2-3.4eV之间，与之匹配的隔离层折射率应该在1.70-1.90之间、隔离层的带隙至少在3.2以上。为了达到与之匹配的折射率，采取的方法有：1)在氧化硅隔离层中掺加碳，达到宽带隙的目的，但是对折射率的调整作用不明显；2)在氧化硅中掺加氧化钛，通过钛的掺加量达到调整折射率的目的，使隔离层的折射率在1.46-2.20之间调整，但是，由于氧化钛的带隙在3.0-3.1之间，它能够屏蔽紫外线和部分可见光，阻止了太阳光谱的透射率。因此，为了在阻止玻璃中钠离子扩散到功能层的同时，不降低基片的带隙/截止波长，就需要一种宽带隙和折射率可调的隔离层，一是满足阻挡玻璃中钠离子向功能层扩散、二是达到与功能层的折射率匹配，并且该隔离层能够与玻璃相容、结合牢固。
通过查阅文献对比，目前的隔离层通常用氧化硅做隔离层，或者用掺碳氧化硅做隔离层，或者用氧化硅掺钛做隔离层(例如：张君，赵青南等.预镀SiO2膜玻璃基片上SnO2:Sb薄膜的SOL-GEL法制备及表征.硅酸盐学报.2005，33(5)，600-605；汪振东，赵青南等，玻璃基TiO2-SiO2/SiO2增透膜的溶胶-凝胶法制备和表征，稀有金属材料与工程，2010，39(增刊2)，275-279；Hans Joachim Glaser.大面积玻璃镀膜，董强译.上海：上海交通大学出版社，2006)。这些膜层作为隔离层存在折射率与功能膜不匹配，或者带隙小截止紫外线和部分可见光，不能满足镀膜玻璃尽量全透射太阳光谱的要求。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于提供一种具有宽带隙折射率可调隔离层玻璃的制备方法，玻璃的膜层结构为：玻璃/隔离层/功能膜。该隔离层的折射率可以根据功能膜的要求调整、并且带隙大于功能膜的带隙，即：隔离层不会影响光谱的透射率；同时，隔离层的组成与浮法玻璃的表面组成相近，使膜层与玻璃相容。
技术方案：宽带隙折射率可调镀膜玻璃隔离层，包括玻璃基片，其特征是：玻璃基片上镀有二氧化锡隔离层，或二氧化锡混合二氧化硅隔离层，在不影响功能膜的光谱透射率带隙的前提下，达到隔离层的折射率可调。
所述的隔离层的带隙为3.4-3.6eV，折射率在1.6-2.1之间可调；所述的功能膜指透明导电半导体氧化物膜层，包括氧化锡-氧化锌层，或者氟掺氧化锡层，或者铝掺氧化锌层，或者锑掺氧化锡层。
宽带隙折射率可调隔离层的膜层制备方法具体包括如下步骤：
第一步：将预镀膜玻璃用去离子水进行清洗，使用烘箱或风刀干燥；
第二步：配制镀膜液；镀膜液由正硅酸乙酯、单丁基三氯化锡或氯化锡、乙醇和水组成，用乙酸作为催化剂，调节pH值在5.5-6.5之间；其中，镀膜液的重量比例如下：
正硅酸乙酯∶单丁基三氯化锡或氯化锡∶乙醇∶水＝0.02～50∶99.98～50∶30～60∶10；
第三步：采用气相沉积法，或单面喷涂法在温度为450～750℃洁净玻璃片上沉积或喷涂镀膜液，形成隔离层，隔离层的厚度在60～120纳米；
第四步：将上述镀制有隔离层的玻璃在450～750℃热处理2.5～3.0分钟；
由氧化锡或二氧化锡混合二氧化硅组成的隔离层，其重量配比为：氧化锡或二氧化锡∶二氧化硅＝53.4～26.7∶0.01～14.4。
所述的隔离层，其带隙为3.4～3.6eV、折射率在1.6～2.1之间可调。
有益效果：隔离层阻止玻璃中的金属钠离子扩散，防止影响功能膜的性能；同时隔离层的带隙不小于功能膜的带隙、不影响光谱透射率；并且隔离层的折射率可调、与功能膜的折射率匹配。本发明的宽带隙折射率可调隔离层组成及其制备方法工艺简单灵活；与溅射镀膜法相比，设备费用低。隔离层在450～750℃玻璃上镀制，膜层组成与浮法玻璃表面相近，可以使膜与玻璃的结合更加牢固，膜层耐久性好。
本发明的宽带隙折射率可调隔离层带隙为3.4～3.6eV、折射率在1.6～2.1之间可调，可以和功能膜(指透明导电半导体氧化物膜层，包括氧化锡-氧化锌层，或者氟:氧化锡层，或者铝:氧化锌层，或者锑:氧化锡层，他们的带隙≤3.0～3.2，折射率2.0～2.2)匹配、防止出现色差，并且组成与玻璃表面相容(浮法玻璃表面组成与该隔离层相近)，结合牢固。
本发明在功能镀膜玻璃、隔热玻璃、太阳能电极玻璃和建筑节能玻璃工业方面具有广泛的应用，前景广阔。
具体实施方式
对待镀膜玻璃基片进行清洗、干燥；浮法玻璃基片尺寸为：500×500×3.2，可见光透射率为91.20％。隔离层的厚度在60～120纳米。
实例1：
用喷涂法或气相沉积法镀制隔离层，包括如下步骤：
1)配制镀膜液。镀膜液的重量比例如下：正硅酸乙酯∶单丁基三氯化锡或氯化锡∶乙醇∶水＝0.02∶99.98∶30∶10，乙酸做催化剂、调节pH值在5.5～6.5之间。
2)镀制隔离层：在常压下，温度为450℃洁净玻璃片上气相沉积法或单面喷涂法制备隔离层，在450℃热处理2.5分钟。
3)得到的镀膜玻璃的性能如下：折射率2.10、带隙3.4eV，镀膜玻璃的理化性能符合“镀膜玻璃理化性能测试标准”中规定的国家标准。
实例2：
用喷涂法或气相沉积法隔离层，包括如下步骤：
1)配制镀膜液。镀膜液的重量比例如下：正硅酸乙酯∶单丁基三氯化锡或氯化锡∶乙醇∶水＝10.0∶90∶40∶10，乙酸做催化剂、调节pH值在5.5～6.5之间。
2)镀制隔离层：在常压下，温度为600℃洁净玻璃片上气相沉积法或单面喷涂法制备隔离层，在600℃热处理2.5分钟。
3)得到的镀膜玻璃的性能如下：折射率1.98、带隙3.45eV，镀膜玻璃的理化性能符合“镀膜玻璃理化性能测试标准”中规定的国家标准。
实例3：
用喷涂法或气相沉积法隔离层，包括如下步骤：
1)配制镀膜液。镀膜液的重量比例如下：正硅酸乙酯∶单丁基三氯化锡或氯化锡∶乙醇∶水＝30∶70∶40∶10。
2)镀制隔离层：在常压下，温度为700℃洁净玻璃片上气相沉积法或单面喷涂法制备隔离层，在700℃热处理3.0分钟。
3)得到的镀膜玻璃的性能如下：折射率1.90、带隙3.50eV，镀膜玻璃的理化性能符合“镀膜玻璃理化性能测试标准”中规定的国家标准。
实例4：
用喷涂法或气相沉积法隔离层，包括如下步骤：
1)配制镀膜液。镀膜液的重量比例如下：正硅酸乙酯∶单丁基三氯化锡或氯化锡∶乙醇∶水＝40∶60∶45∶10，乙酸做催化剂、调节pH值在5.5～6.5之间。
2)镀制隔离层：在常压下，温度为720℃洁净玻璃片上气相沉积法或单面喷涂法制备隔离层，在720℃热处理3.0分钟。
3)得到的镀膜玻璃的性能如下：折射率1.71、带隙3.55eV，镀膜玻璃的理化性能符合“镀膜玻璃理化性能测试标准”中规定的国家标准。
实例5：
用喷涂法或气相沉积法隔离层，包括如下步骤：
1)配制镀膜液。镀膜液的重量比例如下：正硅酸乙酯∶单丁基三氯化锡或氯化锡∶乙醇∶水＝50∶50∶60∶10，乙酸做催化剂、调节pH值在5.5～6.5之间。
2)镀制隔离层：在常压下，温度为720℃洁净玻璃片上气相沉积法或单面喷涂法制备隔离层，在750℃热处理3.0分钟。
3)得到的镀膜玻璃的性能如下：折射率1.60、带隙3.60eV，镀膜玻璃的理化性能符合“镀膜玻璃理化性能测试标准”中规定的国家标准。
实例6：
用喷涂法或气相沉积法隔离层，包括如下步骤：
1)配制镀膜液。镀膜液的重量比例如下：正硅酸乙酯∶单丁基三氯化锡或氯化锡∶乙醇∶水＝50∶50∶60∶10，乙酸做催化剂、调节pH值在5.5～6.5之间。
2)镀制隔离层：在常压下，先在温度为720℃的洁净玻璃片上气相沉积法或单面喷涂法制备隔离层；接着在隔离层上气相沉积法或单面喷涂法制备功能膜(氧化锡-氧化锌层，或者氟掺氧化锡层，或者铝掺氧化锌层，或者锑掺氧化锡层，他们的带隙≤3.0～3.2，折射率2.0～2.2)；最后(玻璃/隔离层/功能膜)在750℃热处理3.0分钟。
3)得到的镀膜玻璃的性能如下：镀膜玻璃的理化性能符合“镀膜玻璃理化性能测试标准”中规定的国家标准，透射光谱的吸收边和截止波长与功能膜的一致，即：隔离层不影响功能膜的透射光谱。

Claims (2)

1.一种具有宽带隙折射率可调隔离层玻璃的制备方法，其特征在于该制备方法具体包括如下步骤：
第一步：将预镀膜玻璃用去离子水进行清洗，使用烘箱或风刀干燥；
第二步：配制镀膜液；镀膜液由正硅酸乙酯、单丁基三氯化锡或氯化锡、乙醇和水组成，用乙酸作为催化剂，调节pH值在5.5-6.5之间；其中，镀膜液的重量比例如下:
正硅酸乙酯:单丁基三氯化锡或氯化锡:乙醇:水=0.02～50:99.98～50:30～60:10；
第三步：采用气相沉积法，或单面喷涂法在温度为450～750℃洁净玻璃片上沉积或喷涂镀膜液，形成隔离层，隔离层的厚度在60～120纳米；
第四步：将上述镀制有隔离层的玻璃在450～750℃热处理2.5～3.0分钟；
由二氧化锡混合二氧化硅组成的隔离层，其重量配比为∶二氧化锡∶二氧化硅=53.4～26.7∶0.01～14.4。
2.根据权利要求1所述的具有宽带隙折射率可调隔离层玻璃的制备方法，其特征在于所述的隔离层，其带隙为3.4～3.6eV、折射率在1.6～2.1之间可调。
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