CN102955180A - 光学组件及其制造方法、光伏器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学组件及其制造方法、光伏器件。光学组件包括：基底、抗反射膜以及位于基底和抗反射膜之间、与基底和抗反射膜相接触的预备层，其中，预备层与基底两者相接触的面分别带有不同电性的电荷；预备层与抗反射膜两者相接触的面分别带有不同电性的电荷。相应地，本发明还提供一种包括光学组件的光伏器件。相应地，本发明还提供一种光学组件的制造方法，包括：提供基底；在基底表面上形成预备层，使预备层与基底相接触的一面带有与基底表面不同电性的电荷；在预备层表面上形成抗反射膜，使抗反射膜与预备层相接触的一面带有与预备层表面不同电性的电荷。本发明能提高光学组件的机械强度。

Description

光学组件及其制造方法、光伏器件

技术领域

本发明涉及光学材料领域，尤其涉及一种光学组件及其制造方法、光伏器件。

背景技术

光在传播时，在不同介质的分界面上通常会有一部分改变传播方向而返回原来介质中。这被称为光的反射。通常，不同介质之间折射率的差异越大，光在该分界面处的反射将越强。

在光伏器件、显示器等产品中，如何减小光的反射一直是研究的热点。本领域技术人员研究发现，对于光从空气投射至基底的情形，可以在基底上形成一层抗反射膜，在所述抗反射膜的折射率为空气折射率与基底折射率乘积的平方根时（即满足折射率匹配的条件），且所述抗反射膜厚度为波长厚度的四分之一时（即满足厚度匹配的条件），所述抗反射膜对该波长光能起到良好的减少反射作用。

在公开号为CN102169195A的中国专利申请中公开了一抗反射膜的制造方法，所述制造方法包括：在光学或光电器件上形成至少一层纳米阵列结构的抗反射薄膜。所述中国专利申请公开的抗反射膜可以提高光学或光电器件的光利用率。

但是，所述中国专利申请公开的抗反射膜具有较差的机械强度。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种光学组件及其制造方法、包含所述光学组件的光伏器件，提高光学组件中抗反射膜的机械强度。

为了解决上述问题，本发明提供一种光学组件，包括：基底、抗反射膜以及位于所述基底和所述抗反射膜之间、与所述基底和所述抗反射膜相接触的预备层，其中，所述预备层与所述基底两者相接触的面分别带有不同电性的电荷；所述预备层与所述抗反射膜两者相接触的面分别带有不同电性的电荷。

可选地，所述基底的材料为玻璃或塑料。

可选地，所述预备层为单层带电层。

可选地，所述预备层包括多层带电层。

可选地，所述带电层的材料为电解质。

可选地，所述带电层包括带有不同电性电荷的第一带电层和第二带电层，所述预备层由第一带电层、第二带电层交替堆叠构成。

可选地，所述基底为表面带负电荷的玻璃，所述第一带电层由带正电荷的聚丙烯氯化铵构成，所述第二带电层由带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠构成，所述第一带电层与所述基底相接触。

可选地，所述预备层中带电层的数量位于3~6层的范围内。

可选地，所述抗反射膜包括至少两层抗反射层。

可选地，所述抗反射层由带电的透光材料微球构成，所述抗反射层之间还设置有与所述透光材料微球电性不同的粘合层。

可选地，所述粘合层由电解质或带电颗粒构成。

可选地，所述透光材料微球为带负电荷的二氧化硅微球，所述粘合层由电解质构成，所述电解质为带正电荷的聚丙烯氯化铵。

可选地，所述透光材料微球为带负电荷的二氧化硅微球，所述粘合层由带电颗粒构成，所述带电颗粒为带正电荷的二氧化钛颗粒。

可选地，所述二氧化硅微球的粒径位于5~10nm的范围内。

相应地，本发明还提供一种光伏器件，包括：所述的光学组件，所述光学组件中的基底为透明基底；太阳能电池，位于所述透明基底未设置抗反射膜的一侧。

可选地，所述透明基底的材料为有机玻璃或塑料。

相应地，本发明还提供一种光学组件的制造方法，包括：提供基底；在基底表面上形成预备层，使所述预备层与基底相接触的一面带有与所述基底表面不同电性的电荷；在预备层表面上形成抗反射膜，使所述抗反射膜与所述预备层相接触的一面带有与所述预备层表面不同电性的电荷。

可选地，所述基底的材料为玻璃或塑料。

可选地，形成预备层的步骤包括：在基底上交替堆叠第一带电层、第二带电层，所述第一带电层和第二带电层所带电荷的电性不同。

可选地，所述第一带电层和第二带电层的材料为电解质。

可选地，所述基底的材料为带负电的玻璃，所述第一带电层由带正电荷的聚丙烯氯化铵构成，所述第二带电层由带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠构成，形成预备层的步骤包括：提供浓度为0.05~0.15摩尔/升，PH值为3~5的聚丙烯氯化铵；提供浓度为0.05~0.15摩尔/升，PH值为3~5的聚苯乙烯磺酸钠；通过浸渍涂膜工艺在玻璃上交替涂覆所述聚丙烯氯化铵、聚苯乙烯磺酸钠。

可选地，通过旋涂、喷涂、浸渍或提拉的涂膜工艺在基底形成所述预备层。

可选地，形成抗反射膜的步骤包括：在预备层上交替堆叠带有不同电性的透光材料微球、粘合层。

可选地，所述粘合层由电解质或带电颗粒构成。

可选地，所述透光材料微球为带负电荷的二氧化硅微球，所述粘合层由带正电荷的聚丙烯氯化铵构成。

可选地，所述透光材料微球为带负电荷的二氧化硅微球，所述粘合层由带正电荷的二氧化钛带电颗粒构成。

可选地，通过旋涂、喷涂、浸渍或提拉的涂膜工艺在预备层形成抗反射膜。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

预备层与基底的相接触的面分别带有不同电性的电荷；所述预备层与抗反射膜的相接触的面分别带有不同电性的电荷；基于异性电荷相吸的原理，所述预备层与基底、所述预备层与抗反射膜之间均有较大的吸力，从而提高了所述基底和抗反射膜之间的结合力，进而提高了光学组件的机械强度。

附图说明

图1是本发明光学组件一实施例的示意图；

图2是图1所示预备层一实施例的示意图；

图3是本发明光学组件制造方法一实施方式的流程示意图；

图4至图6是本发明光学组件制造方法一实施例的示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。

为了解决现有技术的问题，发明人对多层纳米阵列结构形成的抗反射膜进行了分析，发现层与层之间的纳米阵列结构结合力较差，容易脱离，因此具有较差的机械强度。同时，发明人还发现所述多层纳米阵列结构由于结合力较差难以获得厚度较大的抗反射膜，这容易造成抗反射膜不能满足厚度匹配条件，而影响抗反射膜的减反效果。

相应地，本发明提供一种光学组件，结合参考图1和图2，分别示出了本发明光学组件一实施例的侧面示意图及局部放大图。需要说明的是，为了使附图更加清楚、简洁，附图中只示意了光学组件的一部分，以示意光学组件中薄膜的位置关系，图中薄膜的数量不应作为对本发明的限制。

光学组件包括：基底100、位于基底100上且与所述基底100相接触的预备层103、位于所述预备层103上且与所述预备层103相接触的抗反射膜105，其中，

基底100，用于提供光入射的介质。在不同的光学产品中，所述基底100可以为不同的材料。例如，在光伏器件中，所述基底100材料为玻璃；在液晶显示器的背光源中，所述基底100的材料还可以是塑料。本发明对基底100的材料不做限制。此处基底100的材料以表面带负电荷的玻璃为例进行说明。

预备层103，位于基底100和抗反射膜105之间，所述预备层103与所述基底100两者相接触面分别带有电性不同的电荷；所述预备层103与所述抗反射膜105两者相接触面分别带有电性不同的电荷，基于异性电荷相吸的原理提高基底100和抗反射膜105之间的结合力。此处由于所述预备层103在形成抗反射膜105之前形成，因此称其为“预备”层。

所述预备层103可以是单层带电层，例如，所述基底100表面带负电荷，所述抗反射膜105与预备层103相接触的面带负电荷。相应地，所述预备层103为一单层的携带正电荷的薄膜，可以吸引所述基底100和所述抗反射膜105。

本实施例中，如图2所示，所述预备层103包括多层带电层，具体地，所述预备层103由第一带电层1031、第二带电层1032交替堆叠形成，所述第一带电层1031、第二带电层1032分别带有不同电性的电荷，这样，所述第一带电层1031和第二带电层1032基于异性电荷相吸的原理可以紧密结合在一起，提高了预备层103的牢固性和机械强度。

所述第一带电层1031和所述第二带电层1032可以由电解质构成。例如：可以是带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠、带正电荷的聚丙烯氯化铵等的电解质。

具体应用中，可以通过设置第一带电层1031和第二带电层1032所带的电荷的电性以及预备层103中带电层的层数，以使预备层103与基底的相接触面分别带有不同的电荷，同时使预备层103与抗反射膜105的相接触面分别带有不同的电荷。

本实施例中，以基底100是玻璃为例，通常玻璃带有负电荷，所述第一带电层1031为带正电荷的聚丙烯氯化铵，所述第二带电层1032为带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠。在基底100上依次堆叠五层带电层：带正电荷的聚丙烯氯化铵、带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠、带正电荷的聚丙烯氯化铵、带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠、带正电荷的聚丙烯氯化铵。所述预备层103与所述基底100相接触的为带正电荷的聚丙烯氯化铵，与所述基底100所带电荷的电性不同，所述预备层103可以吸附于所述基底100上；同时，所述预备层103表面为带正电荷的聚丙烯氯化铵，与后续抗反射膜105的相接触面带有不同的电荷，用于吸附所述抗反射膜105。

在其他实施例中，如果基底100的表面带有正电荷，可以先在基底100上形成带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠。此外，如果抗反射膜105的相接触面带有正电荷，可以增加或减少一层带电层，以使最终位于预备层103表面与抗反射膜105相接触的为带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠。

需要说明的是，预备层103中带电层的数量越多，越可以增加预备层103对所述抗反射膜105的吸附力，但是当预备层103中带电层的数量超过8层时，这种吸附力的增加已不明显。而预备层103中带电层数量过多会增加材料成本同时还会造成膜厚过大。因此，所述预备层103中带电层的数量最好小于或等于8。为了保证所述预备层103具有足够大的吸附力同时又具有较低成本，优选地，预备层103中带电层的数量位于3~6层的范围内。

位于所述预备层103上的抗反射膜105，用于减少光入射至基底100时光的反射。所述抗反射膜105与所述预备层103相接触面带有不同的电荷，因此，所述抗反射膜105基于异性相吸而牢固地固定于所述预备层103上，进而牢固地固定于基底100上，提高了光学组件的机械强度。

所述抗反射膜105包括至少两层带抗反射层102。本实施例中，所述抗反射层102之间还设置有与所述抗反射层102电性不同的粘合层104，所述粘合层104可以使各层抗反射层102紧密结合在一起。

本实施例中，所述抗反射层102包括分散设置于同一层的多个二氧化硅微球。二氧化硅微球之间的空隙折射率为1，而二氧化硅的折射率为1.5，通过设置空隙率，可以使抗反射层102的折射率满足折射率匹配的关系，从而起到减反作用。较佳地，所述二氧化硅微球的粒径位于5~10nm的范围内。纳米量级的二氧化硅微球可以提高抗反射膜105中空隙的均匀性。

所述预备层103表面带有正电荷，而所述二氧化硅微球通常带有负电，可以牢固地吸附在所述预备层103上。

需要说明的是，本实施例中二氧化硅微球带有负电荷，在其他实施例中，在预备层103表面带有负电荷时，可以对所述二氧化硅微球进行表面处理（例如：经过PH值调节或者通过表面活性剂进行表面处理），以使所述二氧化硅微球带正电荷。

所述粘合层104可以由电解质或带电颗粒构成。本实施例中，所述粘合层104为带正电荷的聚丙烯氯化铵。所述带正电荷的聚丙烯氯化铵可以吸附带负电荷的二氧化硅微球，以提高抗反射膜105的机械强度。

需要说明的是，在其他实施例中，所述粘合层104还可以为带正电荷的带电颗粒，例如：所述粘合层104为带正电荷的二氧化硅带电颗粒。

本实施例中，通过在基底100和抗反射膜105之间设置预备层103，提高了抗反射膜105和基底100之间的结合力。

此外，由于设置了提供吸附力的预备层103，所述抗反射膜105可以设置层数足够多的抗反射层102，从而提高抗反射膜105的厚度，以便于使抗反射膜105满足厚度匹配的关系。以抗反射膜105由二氧化硅微球和聚丙烯氯化铵堆叠形成为例，在设置预备层103之后，所述抗反射膜105中至少可以设置10层二氧化硅微球，从而使抗反射膜105获得足够大的膜厚。

相应地，本发明还提供一种光伏器件，包括：所述光学组件，所述光学组件中的基底为透明基底；太阳能电池，设置于所述光学组件未设置抗反射膜的一侧。

其中，所述透明基底为有机玻璃或者塑料（例如，聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA）。所述光学组件与上述实施例中的光学组件相同，在此不再赘述。

具体地，所述太阳能电池为非晶硅太阳能电池或微晶硅太阳能电池。本发明光伏器件中设置有减反效果良好的抗反射膜，可以使较多的光投射至太阳能电池，提高了光伏器件的光利用率。

除了应用于光伏器件中，所述光学组件还可以应用于其他产品（例如液晶显示器），本领域技术人员可以根据上述实施例进行相应的修改、变形和替换。

相应地，本发明还提供一种光学组件的制造方法，参考图3，示出了本发明光学组件制造方法一实施方式的流程示意图，所述制造方法大致包括以下步骤：

步骤S1，提供基底；

步骤S2，在基底表面上形成预备层，使所述预备层与基底相接触的一面带有与所述基底表面不同电性的电荷；

步骤S3，在预备层表面上形成抗反射膜，使所述抗反射膜与所述预备层相接触的一面带有与所述预备层表面不同电性的电荷。

下面结合附图和具体实施例对本发明光学组件制造方法的技术方案做进一步说明。

参考图4至图6示出了本发明光学组件制造方法一实施例的示意图。

如图4所示，执行步骤S1，提供基底200。所述基底200的材料可以是玻璃或塑料。但是本发明对基底200的材料不做限制。

如图5所示，执行步骤S2，在基底200上形成预备层203，使所述预备层203与基底200相接触的一面带有与所述基底200表面电性不同的电荷。

实际应用中，可以通过旋涂、喷涂、浸渍或提拉的涂膜工艺在基底200上形成所述预备层203。

所述预备层203可以是单层的带电层。所述预备层203还可以由多层带电层构成，具体地，在基底200上依次一层一层地堆叠（layer by layer）带电层，以形成所述多层结构的预备层203。

具体地，形成预备层203的步骤包括：在基底200上交替堆叠第一带电层2031、第二带电层2032，所述第一带电层2031和第二带电层2032所带电荷电性不同。由于异性相吸，所述第一带电层2031和第二带电层2032可以紧密贴合在一起，可以提高预备层203的耐磨性。

具体地，所述第一带电层2031和第二带电层2032的材料可以是诸如带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠、带正电荷的聚丙烯氯化铵等电解质。

本实施例以所述基底200的材料是玻璃为例，通常玻璃表面带有负电荷，所述预备层203与所述玻璃相接触的面带正电荷，所述第一带电层2031由带正电荷的聚丙烯氯化铵构成，所述第二带电层2032由带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠构成，形成预备层203的步骤包括：

提供浓度为0.05~0.15摩尔/升，PH值为3~5的聚丙烯氯化铵溶液，PH值为3~5的聚丙烯氯化铵带有正电荷；

提供浓度为0.05~0.15摩尔/升，PH值为3~5的聚苯乙烯磺酸钠溶液，PH值为3~5的聚苯乙烯磺酸钠带有负电荷；

通过提拉涂膜工艺在玻璃上先涂覆带正电荷的聚丙烯氯化铵、之后再涂覆所述带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠、再涂覆带正电荷的聚丙烯氯化铵……这样交替涂覆所述聚丙烯氯化铵、所述聚苯乙烯磺酸钠，以形成预备层203。

具体地，本实施例中，通过五次提拉涂膜工艺，在基底200上形成五层带电层，为依次位于玻璃上的聚丙烯氯化铵构成的第一带电层2031、聚苯乙烯磺酸钠构成的第二带电层2032、聚丙烯氯化铵构成的第一带电层2031、聚苯乙烯磺酸钠构成的第二带电层2032、聚丙烯氯化铵构成的第一带电层2031。因此，本实施例中，位于带负电荷的玻璃表面的为带正电荷的聚丙烯氯化铵，可以吸附于所述玻璃上，同时，最终位于预备层203表面的为聚丙烯氯化铵形成的第一带电层2031，从而使所述预备层203表面带有正电荷。

如图6所示，执行步骤S3，在预备层203上形成抗反射膜205，所述抗反射膜205与所述预备层203的相接触面带有电性不同的电荷，因此所述抗反射膜205可以被所述预备层203吸附于基底200上，从而提高抗反射膜205的机械强度。

实际应用中，可以通过旋涂、喷涂、浸渍或提拉的涂膜工艺在基底形成所述抗反射膜205。可以通过层层堆叠（layer by layer）的方法形成所述抗反射膜205。

具体地，形成抗反射膜205的步骤包括：在预备层203表面形成透光材料微球；之后，在透光材料微球上形成粘合层204；再之后，在粘合层204上透光材料微球，之后，再形成一层粘合层204……这样不断交替堆叠，直至最终形成的抗反射膜205的厚度符合设计需求。

本实施例中，所述透光材料微球为带负电荷的二氧化硅微球。但是本发明对此不做限制，在其他实施例中，所述透光材料微球还可以为正电荷，例如，所述透光材料微球是带正电荷的二氧化钛微球。

所述粘合层204带有与透光材料微球电性不同的电荷，用于使各层透光材料微球相互吸引。具体地，所述粘合层204的材料为电解质或带电颗粒。本实施例中，所述粘合层204的材料为带正电荷聚丙烯氯化铵。在其他实施例中，所述粘合层204还可以是带正电荷的二氧化钛带电颗粒。

具体地，通过提拉涂膜工艺，在预备层203上交替堆叠带负电荷的二氧化硅微球、带正电的聚丙烯氯化铵，以形成位于所述预备层203上的抗反射膜205。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (27)

1.一种光学组件，其特征在于，包括：基底、抗反射膜以及位于所述基底和所述抗反射膜之间、与所述基底和所述抗反射膜相接触的预备层，其中，所述预备层与所述基底两者相接触的面分别带有不同电性的电荷；

所述预备层与所述抗反射膜两者相接触的面分别带有不同电性的电荷。

2.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述基底的材料为玻璃或塑料。

3.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述预备层为单层带电层。

4.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述预备层包括多层带电层。

5.如权利要求3或4所述的光学组件，其特征在于，所述带电层的材料为电解质。

6.如权利要求4所述的光学组件，其特征在于，所述带电层包括带有不同电性电荷的第一带电层和第二带电层，所述预备层由第一带电层、第二带电层交替堆叠构成。

7.如权利要求6所述的光学组件，其特征在于，所述基底为表面带负电荷的玻璃，所述第一带电层由带正电荷的聚丙烯氯化铵构成，所述第二带电层由带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠构成，所述第一带电层与所述基底相接触。

8.如权利要求4所述的光学组件，其特征在于，所述预备层中带电层的数量位于3~6层的范围内。

9.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述抗反射膜包括至少两层抗反射层。

10.如权利要求9所述的光学组件，其特征在于，所述抗反射层由带电的透光材料微球构成，所述抗反射层之间还设置有与所述透光材料微球电性不同的粘合层。

11.如权利要求10所述的光学组件，其特征在于，所述粘合层由电解质或带电颗粒构成。

12.如权利要求10所述的光学组件，其特征在于，所述透光材料微球为带负电荷的二氧化硅微球，所述粘合层由电解质构成，所述电解质为带正电荷的聚丙烯氯化铵。

13.如权利要求10所述的光学组件，其特征在于，所述透光材料微球为带负电荷的二氧化硅微球，所述粘合层由带电颗粒构成，所述带电颗粒为带正电荷的二氧化钛颗粒。

14.如权利要求12或13所述的光学组件，其特征在于，所述二氧化硅微球的粒径位于5~10nm的范围内。

15.一种光伏器件，其特征在于，包括：

权利要求1~14中任一权利要求所述的光学组件，所述光学组件中的基底为透明基底；

太阳能电池，位于所述透明基底未设置抗反射膜的一侧。

16.如权利要求15所述的光伏器件，其特征在于，所述透明基底的材料为有机玻璃或塑料。

17.一种光学组件的制造方法，其特征在于，包括：

提供基底；

在基底表面上形成预备层，使所述预备层与基底相接触的一面带有与所述基底表面不同电性的电荷；

在预备层表面上形成抗反射膜，使所述抗反射膜与所述预备层相接触的一面带有与所述预备层表面不同电性的电荷。

18.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述基底的材料为玻璃或塑料。

19.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，形成预备层的步骤包括：在基底上交替堆叠第一带电层、第二带电层，所述第一带电层和第二带电层所带电荷的电性不同。

20.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述第一带电层和第二带电层的材料为电解质。

21.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述基底的材料为带负电的玻璃，所述第一带电层由带正电荷的聚丙烯氯化铵构成，所述第二带电层由带负电荷的聚苯乙烯磺酸钠构成，形成预备层的步骤包括：

提供浓度为0.05~0.15摩尔/升，PH值为3~5的聚丙烯氯化铵；

提供浓度为0.05~0.15摩尔/升，PH值为3~5的聚苯乙烯磺酸钠；

通过浸渍涂膜工艺在基底上交替涂覆所述聚丙烯氯化铵、聚苯乙烯磺酸钠。

22.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，通过旋涂、喷涂、浸渍或提拉的涂膜工艺在基底形成所述预备层。

23.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，形成抗反射膜的步骤包括：在预备层上交替堆叠带有不同电性的透光材料微球、粘合层。

24.如权利要求23所述的制造方法，其特征在于，所述粘合层由电解质或带电颗粒构成。

25.如权利要求23所述的制造方法，其特征在于，所述透光材料微球为带负电荷的二氧化硅微球，所述粘合层由带正电荷的聚丙烯氯化铵构成。

26.如权利要求23所述的制造方法，其特征在于，所述透光材料微球为带负电荷的二氧化硅微球，所述粘合层由带正电荷的二氧化钛带电颗粒构成。

27.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，通过旋涂、喷涂、浸渍或提拉的涂膜工艺在预备层形成抗反射膜。

Images