CN104556714B - 一种高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法，含以下步骤：(1)选取光伏玻璃，采用干法蚀刻或湿法蚀刻技术在光伏玻璃表面形成金字塔结构；(2)采用化学气相沉积法在光伏玻璃表面的金字塔结构上镀一层减反射膜，制成高透光率镀膜光伏玻璃。该方法在增加镀膜光伏玻璃透光率的同时保证了光伏玻璃的长期耐候性。

Description

一种高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法。
背景技术
目前市场上常规光伏镀膜玻璃主要运用增加膜层内部的孔隙率来提高减反射的效果，但是随着市场对质量和收益的进一步需求，减反膜带来更高透光率增益的同时，孔隙率必然提高会影响着膜层的耐候性，技术将陷入瓶颈。传统的减反射镀膜玻璃如图1，其中1为硅烷偶联剂，2为二氧化硅颗粒，3为玻璃基体，镀膜液中采用硅烷偶联剂简单的将二氧化硅原子粘接在一起，形成内部孔的膜层，但是由于其是采用的硅烷偶联剂并不能有效的防止外界的物质(水汽，杂质，灰尘)侵入到玻璃的内部，所以其耐久性比较差，然后运用辊涂法将镀膜液涂覆在玻璃的表面，如具体过程如图2中所示，其中4为光伏玻璃，5为镀膜液，6为应用辊，7为反向辊。
上述技术的弊端是由于膜层的开口结构设计，耐候性比较差。同时由于运用辊涂法在玻璃表面镀上膜层，膜的均匀性得不到保证，所以工艺的不稳定性可能导致镀膜玻璃的透光率波动，从而影响太阳能组件的输出功率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法，该方法在增加镀膜光伏玻璃透光率的同时保证了光伏玻璃的长期耐候性。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法，含以下步骤：
(1)选取光伏玻璃，采用干法刻蚀或湿法刻蚀技术在光伏玻璃表面形成金字塔结构；
(2)采用化学气相沉积法在光伏玻璃表面的金字塔结构上镀一层减反射膜，制成高透光率镀膜光伏玻璃。
本发明所述的干法刻蚀优选为激光刻蚀法，激光刻蚀法的工艺参数为：脉冲能量为40～60μJ，激光重复率为800～1200Hz，扫描速率为0.9～1.1mm/s。
开始刻蚀通道时，较佳采用40～60μJ的脉冲能量，重复率为800～1200Hz的激光，以0.9～1.1mm/s的速率扫描产生刻蚀轨迹。
本发明所述的湿法刻蚀技术中采用的刻蚀剂优选为HF溶液，其中HF溶液的质量百分含量为5～15％。HF溶液的质量百分含量较佳为10％。
本发明采用刻蚀剂湿法刻蚀过程为：将刻蚀剂HF溶液与光伏玻璃的表面相接触进行蚀刻，使刻蚀剂与光伏玻璃的表面发生化学反应，反应时间为550～650秒(较佳为600秒)，然后将光伏玻璃表面的生成物除去，在光伏玻璃表面形成金字塔结构。
本发明所述的减反射膜优选为无机二氧化硅膜。
本发明步骤(2)中采用化学气相沉积法在玻璃表面的金字塔结构上镀一层减反射膜时的工艺参数为：反应气氛为SiH4和N2O，其中为SiH4的流量为40～50sccm，N2O的流量为350～370sccm，气压为550～650mT毫托，时间为3～5min，功率为30W～300W。
本发明步骤(2)中制成的高透光率镀膜光伏玻璃的透过率高达95％。透光率达到95％的极限数值，可以进一步提高太阳能组件的输出功率。
本发明采用化学沉积法制成的减反射膜，其膜层是致密的封闭的结构，能够有效的阻止外界的物质(水汽，杂质，灰尘)侵入到玻璃内部，表面密闭的膜层结构保证了光伏玻璃的长期耐久性。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法，其简单易操作，成本低；
(2)本发明中高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法，该方法在增加镀膜光伏玻璃透光率的同时保证了光伏玻璃的长期耐候性；
(3)本发明中高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法中，采用化学气相沉积法(PECVD)镀膜，镀得的减反射膜的膜层更加致密均匀，保证了光伏玻璃的长期耐久性；
(4)采用本发明中高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法制得的光伏玻璃，其透过率高达95％，进一步提高了太阳能组件的输出功率。
附图说明
图1是现有技术中在光伏玻璃表面的镀膜技术；
图2是本发明背景技术的镀膜设备示意图；
图3是本发明实施例1中湿法刻蚀形成金字塔结构的示意图；
图4是本发明实施例2中干法刻蚀形成金字塔结构的工作原理图；
图5是本发明实施例3中干法刻蚀形成金字塔结构的工作原理图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法，含以下步骤：
(1)为了在光伏玻璃表面形成一层正金字塔结构的晶粒，采用湿法刻蚀技术，此技术分为三个步骤：a.将刻蚀剂(质量百分含量为10％的HF溶液)移动到硅片表面；b.与暴露的玻璃发生化学反应550～650秒生成可溶解的副产物；c.从玻璃表面移去反应生成物，刻蚀剂选用质量百分含量为10％的HF溶液，因为这个浓度的HF溶液对SiO2有着极高的腐蚀选择性，同时玻璃主要成分是SiO2，而SiO2本身存在着很多的晶向，故采用酸性溶液优先腐蚀掉晶格中的缺陷，原子堆积较少键能较弱的晶向(1,1,0；1,0,1)，最后留下(1,1,1)正金字塔结构的晶向(1,1,1晶向原子堆积最密集且键能最大)，形成的金字塔结构的绒面结构如图3中所示。
(2)当在光伏玻璃表面形成一层正金字塔结构的晶粒后，运用PECVD技术来在金字塔表面镀上一层减反膜二氧化硅膜，首先在非平衡等离子气体(SiH4和N2O)中，电子与反应气体发生初级反应，使得反应气体发生分解，形成离子和活性基团的混合物；其次，各种活性基团向薄膜生长表面和管壁扩散运输，同时发生各反应物之间的次级反应；最后到达生长表面的各种初级反应和次级反应物被吸附并与表面发生反应，同时伴随着有气相分子物的再放出。最后在光伏玻璃表面形成一层减反射膜二氧化硅膜(SiO2)，具体工艺参数为：SiH4为45sccm(体积流量单位：毫升每分)，N2O为360sccm，气压为600mT，时间为4min，功率为100W，制成高透光率镀膜光伏玻璃，其透过率能够达到目前镀膜玻璃的极限值95％(对应1.24的折射率)，透光率测试采用奥博泰透光率仪器测量，将光伏玻璃正对仪器的入射光源，仪器通过传感器接收到反射光来测定玻璃的透光率，相对应的能够提升组件约1.3％的输出功率。
实施例2
本实施例提供的高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法，含以下步骤：
(1)为了在光伏玻璃表面形成一层正金字塔结构的晶粒，采用干法刻蚀技术，将532nm倍频YAG激光聚焦到扫描隧道显微镜和工作区间(图4中的底板即为光伏玻璃表面)的尖端上。紧靠该尖端，由于瑞利散射和表面等离子体激发相结合，可得场强提高100万倍，使之可以产生宽约10nm的沟道，在同一沟道上能够重复刻蚀，同时逐次减少刻蚀宽度，可以形成正金字塔的晶粒，如图4中所示。具体的工艺参数如下：脉冲能量为50μJ，激光重复率为1000Hz，扫描速率为1.0mm/s。
(2)当在光伏玻璃表面形成一层正金字塔结构的晶粒后，运用PECVD技术在金字塔表面镀上一层减反膜，具体过程同实施例1，采用化学气相沉积法在玻璃表面的金字塔结构上镀一层减反射膜时的工艺参数为：反应气氛为SiH4和N2O，其中为SiH4的流量为40sccm，N2O的流量为370sccm，气压为550mT毫托，时间为5min，功率为30W。
制成高透光率镀膜光伏玻璃，其透过率能够达到目前镀膜玻璃的极限值95％(对应1.24的折射率)，透光率测试采用奥博泰透光率仪器测量，将光伏玻璃正对仪器的入射光源，仪器通过传感器接收到反射光来测定玻璃的透光率，相对应的能够提升组件约1.3％的输出功率。
实施例3
本实施例提供的高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法，含以下步骤：
(1)为了在光伏玻璃表面形成一层正金字塔结构的晶粒，采用干法刻蚀技术，干法刻蚀时，运用的是准分子激光，依次经过准直校正，光束整形，形成光斑面积为12mm×24mm的平整均匀矩形光束，即图5所示的左侧入射激光束，该光束经过掩膜光栅再次整形过滤，形成像源。另外光路图中的M1和M2两个反射镜面之间，还有两个衰减率分别为95％(A1)和50％(A2)的衰减镜片可供选择，用以对准分子激光的脉冲能量进行调节。在光路中，反射镜面M5和M6的位置在水平方向上可调。经过上述的光学器件处理后的准分子激光光束射向固定在X-Y精密工作台上的夹持加工台，进行玻璃表面的刻蚀加工。准分子激光工艺参数如下：本系统采用Krf(波长248nm)的气体配方产生准分子激光。
(2)当在光伏玻璃表面形成一层正金字塔结构的晶粒后，运用PECVD技术在金字塔表面镀上一层减反膜，具体过程同实施例1，采用化学气相沉积法在玻璃表面的金字塔结构上镀一层减反射膜时的工艺参数为：反应气氛为SiH4和N2O，其中为SiH4的流量为50sccm，N2O的流量为350sccm，气压为650mT毫托，时间为3min，功率为300W。
制成高透光率镀膜光伏玻璃，其透过率能够达到目前镀膜玻璃的极限值95％(对应1.24的折射率)，透光率测试采用奥博泰透光率仪器测量，将光伏玻璃正对仪器的入射光源，仪器通过传感器接收到反射光来测定玻璃的透光率，相对应的能够提升组件约1.3％的输出功率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，如激光刻蚀时的各项工艺参数、以及镀减反膜时的具体工艺参数等还可以采用上述实施例中列举的其它数据，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法，其特征是含以下步骤：
（1）选取光伏玻璃，采用干法刻蚀技术在光伏玻璃表面形成金字塔结构，其中所述的干法刻蚀为激光刻蚀法，激光刻蚀法的工艺参数为：脉冲能量为40~60µJ，激光重复率为800~1200Hz，扫描速率为0.9~1.1 mm/s；
（2）采用化学气相沉积法在光伏玻璃表面的金字塔结构上镀一层减反射膜，制成高透光率镀膜光伏玻璃，其中所述的减反射膜为无机二氧化硅膜，所述的化学气相沉积法的工艺参数为：反应气氛为SiH4和N2O，其中为SiH4的流量为40~50sccm，N2O的流量为350~370sccm，气压为550~650mT毫托，时间为3~5min，功率为30W~300W。
2.根据权利要求1所述的高透光率镀膜光伏玻璃的制备方法，其特征是：制成高透光率镀膜光伏玻璃的透过率高达95%。
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