CN102795784A

CN102795784A - 酸腐蚀制备减反射玻璃的方法

Info

Publication number: CN102795784A
Application number: CN2012103317777A
Authority: CN
Inventors: 刘立强; 张淑国; 于岩
Original assignee: Shandong Jianzhu University
Current assignee: Shandong Jianzhu University
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明涉及Na₂O-CaO-SiO₂体系玻璃基体利用酸腐蚀法制备减反射玻璃的方法。其目的在于降低光伏、光热、建筑、温室及装饰用玻璃表面的反射率、增大透射率，从而增加太阳光利用率、提高光电或光热转换效率、增加视觉清晰度、降低光污染。本发明的目的是采用下述技术方案实现的：先将玻璃基体放入酸溶液的腐蚀槽内腐蚀，取出洗净后放入烘箱内烘干得到减反射玻璃。本发明的有益效果为：成本低，玻璃的减反射性能好、透过率高，可见光透过率可达97%。

Description

酸腐蚀制备减反射玻璃的方法

技术领域

本发明涉及玻璃表面处理方法，特别涉及酸腐蚀制备减反射玻璃的方法。采用酸腐蚀法制备出的减反射玻璃适用于太阳能光热和光电材料、建筑用玻璃、温室玻璃墙及装饰用玻璃。

背景技术

近年来，全世界对新能源的需求极大地促进了太阳能利用技术的发展，中国已成为光伏和光热产品的最大生产国，但无论是光伏还是光热装置大多都采用透光性良好的玻璃作为保护或隔离材料，如果能将玻璃表面的反射消除，就可以增加太阳光的透过率，从而进一步提高光电或光热转换效率，具有良好的经济效益；目前建筑用玻璃幕墙通常反射率较高，不但造成严重的光污染，而且降低室内采光率，使用减反射玻璃不但可以大大减少光污染而且使得建筑内采光率提高；温室玻璃墙体使用减反射玻璃可以增大太阳光的透射率，提高太阳光利用率；目前装饰用玻璃如展柜等因其较高的反射率使得展示效果降低，使用减反射玻璃可以使人们得到最佳的欣赏效果。

在光学和激光技术领域，最常用的减反射方法是采用物理蒸发法（电子枪蒸镀或磁控溅射等）在玻璃表面镀制单层或多层减反射膜，这种方法对于光学和激光仪器中的小型光学元件能够实现比较理想的减反射效果。但要在大于1平方米的大面积光伏玻璃上镀制透过率达到96%以上、且带宽能满足太阳能电池吸收波段的减反射薄膜，以现有的物理法技术能力而言，无论从工艺还是设备上都很难做到。即便花巨资制造专门的设备实现了上述要求，那么其高昂的产品成本也很难被用户接受。因此，目前全世界几乎所有的光伏玻璃减反射技术研究都集中到了溶胶-凝胶法（Sol-Gel法）方面，虽然一些文献报道的Sol-Gel法可见光波段透过率可以达到96%以上，但Sol-Gel方法工业化应用的效果并不理想，如日本的旭销子、英国的Pilkington、中国江苏的亚玛顿和秀强等公司采用喷涂或浸涂生产设备制备的大面积光伏玻璃可见光透过率仅仅达到94%左右，无论是透过率还是减反射带宽都离太阳能电池的减反射期望还有较大差距。实际上由于Sol-Gel法减反射膜层垂直于表面方向的折射率分布比较均匀、并且膜层厚度难于精确控制，根据减反射理论可知这一特性注定了应用该方法的减反射性能和带宽都不会太好。另外一种有效的减反射技术是腐蚀法，这是1817 年由德国的Fraunhofe 发现的一种古老的减反射技术。近年来，丹麦的Sunarc Technology公司发展了腐蚀法减反射技术，实现了大面积玻璃的减反射，其产品的可见光波段透过率达到了96%以上，并且其斜入射的透过率较好、生产成本也比较低，这是目前已知最优秀的光伏玻璃减反射技术实例。但该公司既不发表论文、也不申请专利，其他研究者无法了解该方法的技术细节，因此该项技术除Sunarc外无法大规模推广应用。

发明内容

本发明是针对目前光伏、光热、建筑、温室及装饰等玻璃需要降低反射率、提高透过率和消除光污染的需求发明的一种减反射效果好、成本低的减反射玻璃制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的制备方法为：酸腐蚀制备减反射玻璃的方法，先将玻璃基体放入酸溶液腐蚀槽内腐蚀，取出洗净后放入烘箱内烘干得到减反射玻璃。

所用玻璃基体为用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室或装饰用Na₂O-CaO-SiO₂体系玻璃，玻璃基体放入酸溶液前，其表面需用清洗剂清洗干净，然后再用去离子水冲洗干净。市场上常见清洗剂即可。

将冲洗干净的玻璃基体放入酸溶液腐蚀槽内，所述的酸溶液含有HF、H₂SO₄、HCl、HNO₃、H₃PO₄或H₃BO₃中的一种或多种，其中HCl、H₃BO₃不可以单独使用；并在槽内放置0.5~48h，取出后用去离子水冲洗干净。

所用酸溶液浓度为：HF 0.001~1%、H₂SO₄ 0.001~5%、HCl 0.001~5%、HNO₃ 0.001~5%、H₃PO₄ 0.001~5%、H₃BO₃ 0.001~5%。将经过酸溶液腐蚀的玻璃基体放入100~500℃的烘干箱内，烘干10~120min，关闭烘箱加热开关，自然降温到50℃时从烘箱中取出，得到减反射玻璃。

本发明的有益效果为：实现了大面积玻璃的减反射，成本低，玻璃的减反射性能好、透过率高，可见光透过率超过97%。从而增加了太阳光利用率、提高了光电或光热转换效率、增加了视觉清晰度、降低了光污染。

附图说明

图1所示为实施例1减反射玻璃和未经减反射处理的玻璃基体透过率与反射率对比曲线图。

具体实施方式

实施例1：

将需要做减反射处理的用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室及装饰用Na₂O-CaO-SiO₂体系玻璃（钠钙硅体系玻璃）基体表面用清洗剂清洗干净，然后再用去离子水冲洗干净。将玻璃基体放入含有浓度为1%的HF溶液腐蚀槽内，并在槽内放置10h，取出后用去离子水冲洗干净。将清洗干净的玻璃基体放入200℃的烘干箱内，烘干50min，关闭烘箱加热开关，自然降温至 50℃时从烘箱中取出，得到减反射玻璃。

测量所得减反射玻璃透过率与反射率，见图1。图中“原片玻璃”即为未经减反射处理的用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室及装饰用Na₂O-CaO-SiO₂体系玻璃（钠钙硅体系玻璃）基体，其在减反射处理前透过率为91%左右，反射率为8%左右。采用减反射处理后玻璃可见光透过率可达97%、反射率小于3%。

实施例2：

将需要做减反射处理的用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室及装饰用Na₂O-CaO-SiO₂体系玻璃基体表面用清洗剂清洗干净，然后再用去离子水冲洗干净。将玻璃基体放入含有浓度为0.001%HF溶液和5% H₃PO₄溶液的腐蚀槽内，并在槽内放置2h，取出后用去离子水冲洗干净。将清洗干净的玻璃基体放入300℃的烘干箱内，烘干100分钟，关闭烘箱加热开关，自然降温到50℃时从烘箱中取出，得到减反射玻璃。

实施例3：

将需要做减反射处理的用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室及装饰用Na2O-CaO-SiO2体系玻璃基体表面用清洗剂清洗干净，然后再用去离子水冲洗干净。将玻璃基体放入含有0.003%HF、1%H₂SO₄、0.001%HCl、0.001%HNO₃ 、0.001%H₃PO₄和5%H₃BO₃溶液的腐蚀槽内，并在槽内放置0.5h，取出后用去离子水冲洗干净。将清洗干净的玻璃基体放入500℃的烘干箱内，烘干10分钟，关闭烘箱加热开关，自然降温到50℃时从烘箱中取出，得到减反射玻璃。

实施例4：

将需要做减反射处理的用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室及装饰用Na₂O-CaO-SiO₂体系玻璃基体表面用清洗剂清洗干净，然后再用去离子水冲洗干净。将玻璃基体放入含有0.02%HF、1.8%H₂SO₄、0.1%HCl和0.001% H₃BO₃溶液的腐蚀槽内，并在槽内放置2h，取出后用去离子水冲洗干净。将清洗干净的玻璃基体放入400℃的烘干箱内，烘干30分钟，关闭烘箱加热开关，自然降温到50℃时从烘箱中取出，得到减反射玻璃。

实施例5：

将需要做减反射处理的用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室及装饰用Na₂O-CaO-SiO₂体系玻璃基体表面用清洗剂清洗干净，然后再用去离子水冲洗干净。将玻璃基体放入含有0.001%HF、0.001%H₂SO₄、5%HCl、0.001%HNO₃、1%H₃PO₄溶液的腐蚀槽内，并在槽内放置5h，取出后用去离子水冲洗干净。将清洗干净的玻璃基体放入100℃的烘干箱内，烘干120分钟，关闭烘箱加热开关，自然降温至50℃时从烘箱中取出，得到减反射玻璃。

实施例6：

将需要做减反射处理的用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室及装饰用Na2O-CaO-SiO2体系玻璃基体表面用清洗剂清洗干净，然后再用去离子水冲洗干净。将玻璃基体放入含有0.001%HF、2.2%H₂SO₄、5%HNO₃及0.3% H₃BO₃溶液的腐蚀槽内，并在槽内放置20h，取出后用去离子水冲洗干净。将清洗干净的玻璃基体放入500℃的烘干箱内，烘干20分钟，关闭烘箱加热开关，自然降温到50℃时从烘箱中取出，得到减反射玻璃。

实施例7：

将需要做减反射处理的用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室及装饰用Na₂O-CaO-SiO₂体系玻璃基体表面用清洗剂清洗干净，然后再用去离子水冲洗干净。将玻璃基体放入含有5%H₂SO₄溶液的腐蚀槽内，并在槽内放置40h，取出后用去离子水冲洗干净。将清洗干净的玻璃基体放入300℃的烘干箱内，烘干90分钟，关闭烘箱加热开关，自然降温到50℃时从烘箱中取出，得到减反射玻璃。

实施例8：

将需要做减反射处理的用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室及装饰用Na2O-CaO-SiO2体系玻璃基体表面用清洗剂清洗干净，然后再用去离子水冲洗干净。将玻璃基体放入含有3.7%HNO₃溶液的腐蚀槽内，并在槽内放置48h，取出后用去离子水冲洗干净。将清洗干净的玻璃基体放入450℃的烘干箱内，烘干20分钟，关闭烘箱加热开关，自然降温到50℃时从烘箱中取出，得到减反射玻璃。

实施例9：

将需要做减反射处理的用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室及装饰用Na2O-CaO-SiO2体系玻璃基体表面用清洗剂清洗干净，然后再用去离子水冲洗干净。将玻璃基体放入含有5%H₃PO₄溶液的腐蚀槽内，并在槽内放置35h，取出后用去离子水冲洗干净。将清洗干净的玻璃基体放入500℃的烘干箱内，烘干20分钟，关闭烘箱加热开关，自然降温到50℃时从烘箱中取出，得到减反射玻璃。

Claims

1.酸腐蚀制备减反射玻璃的方法，其特征在于先将玻璃基体放入酸溶液腐蚀槽内腐蚀，取出洗净后放入烘箱内烘干得到减反射玻璃。

2.如权利要求1所述的酸腐蚀制备减反射玻璃的方法，其特征在于所用玻璃基体为用压延法或浮法生产的光伏、光热、建筑、温室或装饰用Na₂O-CaO-SiO₂体系玻璃，玻璃基体放入酸溶液前，其表面需用清洗剂清洗干净，然后再用去离子水冲洗干净。

3.如权利要求1或2所述的酸腐蚀制备减反射玻璃的方法，其特征在于将冲洗干净的玻璃基体放入酸溶液腐蚀槽内，所述的酸溶液含有HF、H₂SO₄、HCl、HNO₃、H₃PO₄或H₃BO₃中的一种或多种，其中HCl、H₃BO₃不可以单独使用；并在槽内放置0.5~48h，取出后用去离子水冲洗干净。

4.如权利要求3所述的酸腐蚀制备减反射玻璃的方法，其特征在于所用酸溶液浓度为：HF 0.001~1%、H₂SO₄ 0.001~5%、HCl 0.001~5%、HNO₃ 0.001~5%、H₃PO₄ 0.001~5%、H₃BO₃ 0.001~5%。

5.如权利要求4所述的酸腐蚀制备减反射玻璃的方法，其特征在于将经过酸溶液腐蚀的玻璃基体放入100~500℃的烘干箱内，烘干10~120min，关闭烘箱加热开关，自然降温到50℃时从烘箱中取出，得到减反射玻璃。