CN105789340A - 一种高强度双层减反膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高强度双层减反膜的制备方法，属于太阳能电池组件技术领域，包括以下步骤：1)氧化钛溶胶的制备；2)氧化硅溶胶的制备；3)玻璃片的准备；4)镀双层减反膜；5)烘干、成品。通过本发明方法制得双层SiO2‑TiO2减反膜对紫外光(波长＜400nm)吸收较强，同时可抑制红外光(波长＞800nm)透射率，薄膜机械强度优良，而且采用溶胶‑凝胶法在玻璃表面镀制双层减反射薄膜，可将入射光强度提高5％以上,进而提高太阳能电池转换效率,与传统物理方法相比,本发明具有工艺简单，折射率连续可调，结构可控、适合大面积镀膜，成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种减反膜，具体涉及一种高强度双层减反膜的制备方法，属于太阳能电池组件技术领域。
背景技术
太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junction)上，形成新的空穴-电子对(V-E pair)，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势垒的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。
太阳能电池主要有晶硅(Si)电池，三五族半导体电池(GaAs,Cds/Cu2S,Cds/CdTe,Cds/InP,CdTe/Cu2Te)，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达99.9999％、电阻率在10Ω-cm以上的P型单晶硅，包括正面绒面、正面p-n结、正面减反射膜、正背面电极等部分，在组件封装为正面受光照面加透光盖片(如高透玻璃及EVA)保护，防止电池受外层空间范爱伦带内高能电子和质子的辐射损伤。
太阳能电池组件是由多片太阳能电池所组成，表面需要玻璃挡板作为保护层，然而玻璃挡板对入射太阳光存在10％左右的反射损失，造成太阳能电池转换效率降低，采用溶胶-凝胶法在玻璃表面镀制一层或多层减反射薄膜，可以提高入射光强度5％以上。由于其溶胶制程较复杂及薄膜机械强度的缺陷，大幅限制其应用；而酸性催化制备的SiO2薄膜虽致密，机械强度优良，溶胶制备工艺简便，性能稳定，但其折射率偏低，不能单层使用。因此，调配适当的膜厚折射率梯度，制备双层SiO2-TiO2减反膜为优化设计势在必行。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种高强度双层减反膜的制备方法，可提高太阳能电池转换效率，降低成本。
为了实现上述目的，本发明采用的一种高强度双层减反膜的制备方法，包括以下步骤：
1)氧化钛溶胶的制备：取钛酸丁脂、乙酰丙酮、乙醇、醋酸和去离子水按照摩尔比为1:1:50:2:3的比例混合，采用离心搅拌机搅拌均匀，置于室温下老化120-168小时后，得氧化钛溶胶，备用；
2)氧化硅溶胶的制备：取正硅酸乙脂、去离子水、盐酸标准溶液、乙醇按照摩尔比为1:2:0.5:40的比例混合，采用离心搅拌机搅拌均匀，在温度为20℃，相对湿度为30％，静置168小时，得氧化硅溶胶，备用；
3)玻璃片的准备：将镀膜用玻璃片依次用去离子水和酒精冲洗干净后，用氮气吹干；
4)镀双层减反膜：在相对湿度＜50％时，采用提拉镀膜法将步骤1)所得氧化钛溶胶镀在步骤3)中清洗后玻璃片的两面，在玻璃片的正反面各形成一层氧化钛薄膜，再将步骤2)所得氧化硅溶胶，通过提拉镀膜法镀在氧化钛薄膜的外侧，在氧化钛薄膜的表面形成一层氧化硅薄膜；
5)烘干、成品：将步骤4)所得镀双层膜的玻璃片，置于烘箱中烘干，即得成品。
作为改进，所述步骤1)和步骤2)中的乙醇均为无水乙醇。
作为改进，所述步骤2)中盐酸标准溶液的pH＝1。
作为改进，所述步骤1)中离心搅拌机的转速为12000-16000rpm，搅拌时间为3-5min。
作为改进，所述步骤2)中离心搅拌机的转速为12000-16000rpm，搅拌时间为3-5min。
作为改进，所述步骤4)中采用提拉镀膜法时的提拉速度为6-12inch/min。
作为改进，所述步骤4)中玻璃片表面的氧化钛薄膜的厚度为110-130nm。
作为改进，所述步骤4)中氧化硅薄膜的厚度为90-110nm。
作为改进，所述步骤4)中氧化钛薄膜折射率为1.94-1.96；
所述氧化硅薄膜折射率为1.41-1.43。
作为改进，所述步骤5)中，烘箱内温度为200-250℃，烘烤时间为50-70min。
在光谱分析中，红外光的热效应会降低太阳能电池效率，紫外光对EVA有老化作用，通过本发明方法制得双层SiO2-TiO2减反膜对紫外光(波长＜400nm)吸收较强，同时可抑制红外光(波长＞800nm)透射率，薄膜机械强度优良，而且采用溶胶-凝胶法在玻璃表面镀制双层减反射薄膜，可将入射光强度提高5％以上,进而提高太阳能电池转换效率,与传统物理方法相比,本发明具有工艺简单，折射率连续可调，结构可控、适合大面积镀膜，成本低等优点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明制得双层减反膜的结构示意图；
图中：1、玻璃片，2、氧化钛薄膜，3、氧化硅薄膜。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例一
一种高强度双层减反膜的制备方法，包括以下步骤：
1)氧化钛溶胶的制备：取钛酸丁脂(TPOT)、乙酰丙酮(ACAC)、无水乙醇(C2H5OH)、醋酸(HAC)和去离子水(H2O)按照摩尔比为1:1:50:2:3的比例混合，采用离心搅拌机以12000rpm的速度，搅拌5min，置于室温下老化120小时后，得氧化钛溶胶，备用；
2)氧化硅溶胶的制备：取正硅酸乙脂(TEOS)、去离子水、pH＝1的盐酸标准溶液、无水乙醇(C2H5OH)按照摩尔比为1:2:0.5:40的比例混合，采用离心搅拌机以12000rpm的速度，搅拌5min，在温度为20℃，相对湿度为30％，静置168小时，得氧化硅溶胶，备用；
3)玻璃片的准备：将镀膜用玻璃片依次用去离子水和酒精冲洗干净后，用氮气吹干；
4)镀双层减反膜：在相对湿度＜50％时，采用提拉镀膜法以6inch/min的提拉速度，将步骤1)所得氧化钛溶胶镀在步骤3)中清洗后玻璃片的两面，在玻璃片的正反面各形成一层厚度为110nm、折射率为1.94的氧化钛薄膜，再通过提拉镀膜法以6inch/min的提拉速度，将步骤2)所得氧化硅溶胶镀在氧化钛薄膜的外侧，在氧化钛薄膜的表面形成一层厚度为90nm、折射率为1.41的氧化硅薄膜；
5)烘干、成品：将步骤4)所得镀双层膜的玻璃片，置于200℃的烘箱中，烘烤70min，即得成品。
实施例二
一种高强度双层减反膜的制备方法，包括以下步骤：
1)氧化钛溶胶的制备：取钛酸丁脂、乙酰丙酮、无水乙醇、醋酸和去离子水按照摩尔比为1:1:50:2:3的比例混合，采用离心搅拌机以16000rpm的速度，搅拌3min，置于室温下老化168小时后，得氧化钛溶胶，备用；
2)氧化硅溶胶的制备：取正硅酸乙脂、去离子水、pH＝1的盐酸标准溶液、无水乙醇按照摩尔比为1:2:0.5:40的比例混合，采用离心搅拌机以16000rpm的速度，搅拌3min，在温度为20℃，相对湿度为30％，静置168小时，得氧化硅溶胶，备用；
3)玻璃片的准备：将镀膜用玻璃片依次用去离子水和酒精冲洗干净后，用氮气吹干；
4)镀双层减反膜：在相对湿度＜50％时，采用提拉镀膜法以12inch/min的提拉速度，将步骤1)所得氧化钛溶胶镀在步骤3)中清洗后玻璃片的两面，在玻璃片的正反面各形成一层厚度为130nm、折射率为1.96的氧化钛薄膜，再通过提拉镀膜法以12inch/min的提拉速度，将步骤2)所得氧化硅溶胶镀在氧化钛薄膜的外侧，在氧化钛薄膜的表面形成一层厚度为110nm、折射率为1.43的氧化硅薄膜；
5)烘干、成品：将步骤4)所得镀双层膜的玻璃片，置于250℃的烘箱中，烘烤50min，即得成品。
实施例三
一种高强度双层减反膜的制备方法，包括以下步骤：
1)氧化钛溶胶的制备：取钛酸丁脂、乙酰丙酮、无水乙醇、醋酸和去离子水按照摩尔比为1:1:50:2:3的比例混合，采用离心搅拌机以14000rpm的速度，搅拌4min，置于室温下老化140小时后，得氧化钛溶胶，备用；
2)氧化硅溶胶的制备：取正硅酸乙脂、去离子水、pH＝1的盐酸标准溶液、无水乙醇按照摩尔比为1:2:0.5:40的比例混合，采用离心搅拌机以14000rpm的速度，搅拌4min，在温度为20℃，相对湿度为30％，静置168小时，得氧化硅溶胶，备用；
3)玻璃片的准备：将镀膜用玻璃片依次用去离子水和酒精冲洗干净后，用氮气吹干；
4)镀双层减反膜：在相对湿度＜50％时，采用提拉镀膜法以9inch/min的提拉速度，将步骤1)所得氧化钛溶胶镀在步骤3)中清洗后玻璃片的两面，在玻璃片的正反面各形成一层厚度为120nm、折射率为1.95的氧化钛薄膜，再通过提拉镀膜法以9inch/min的提拉速度，将步骤2)所得氧化硅溶胶镀在氧化钛薄膜的外侧，在氧化钛薄膜的表面形成一层厚度为100nm、折射率为1.42的氧化硅薄膜；
5)烘干、成品：将步骤4)所得镀双层膜的玻璃片，置于230℃的烘箱中，烘烤60min，即得成品。
通过本发明方法制得双层减反膜的结构如图1所示，在玻璃片1的正反面各镀有一层氧化钛薄膜2，在氧化钛薄膜2的外侧镀有一层氧化硅薄膜3。在光谱分析中，红外光的热效应会降低太阳能电池效率，紫外光对EVA有老化作用，通过本发明方法制得双层SiO2-TiO2减反膜对紫外光(波长＜400nm)吸收较强，同时可抑制红外光(波长＞800nm)透射率，薄膜机械强度优良，而且采用溶胶-凝胶法在玻璃表面镀制双层减反射薄膜，可将入射光强度提高5％以上,进而提高太阳能电池转换效率,与传统物理方法相比,本发明具有工艺简单，折射率连续可调，结构可控、适合大面积镀膜，成本低等优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高强度双层减反膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)氧化钛溶胶的制备：取钛酸丁脂、乙酰丙酮、乙醇、醋酸和去离子水按照摩尔比为1:1:50:2:3的比例混合，采用离心搅拌机搅拌均匀，置于室温下老化120-168小时后，得氧化钛溶胶，备用；
2)氧化硅溶胶的制备：取正硅酸乙脂、去离子水、盐酸标准溶液、乙醇按照摩尔比为1:2:0.5:40的比例混合，采用离心搅拌机搅拌均匀，在温度为20℃，相对湿度为30％，静置168小时，得氧化硅溶胶，备用；
3)玻璃片的准备：将镀膜用玻璃片依次用去离子水和酒精冲洗干净后，用氮气吹干；
4)镀双层减反膜：在相对湿度＜50％时，采用提拉镀膜法将步骤1)所得氧化钛溶胶镀在步骤3)中清洗后玻璃片的两面，在玻璃片的正反面各形成一层氧化钛薄膜，再将步骤2)所得氧化硅溶胶，通过提拉镀膜法镀在氧化钛薄膜的外侧，在氧化钛薄膜的表面形成一层氧化硅薄膜；
5)烘干、成品：将步骤4)所得镀双层膜的玻璃片，置于烘箱中烘干，即得成品。
2.根据权利要求1所述的一种高强度双层减反膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤2)中的乙醇均为无水乙醇。
3.根据权利要求1所述的一种高强度双层减反膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中盐酸标准溶液的pH＝1。
4.根据权利要求1所述的一种高强度双层减反膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中离心搅拌机的转速为12000-16000rpm，搅拌时间为3-5min。
5.根据权利要求1或4所述的一种高强度双层减反膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中离心搅拌机的转速为12000-16000rpm，搅拌时间为3-5min。
6.根据权利要求1所述的一种高强度双层减反膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中采用提拉镀膜法时的提拉速度为6-12inch/min。
7.根据权利要求1所述的一种高强度双层减反膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中玻璃片表面的氧化钛薄膜的厚度为110-130nm。
8.根据权利要求1或7所述的一种高强度双层减反膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中氧化硅薄膜的厚度为90-110nm。
9.根据权利要求1所述的一种高强度双层减反膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中氧化钛薄膜折射率为1.94-1.96；
所述氧化硅薄膜折射率为1.41-1.43。
10.根据权利要求1所述的一种高强度双层减反膜的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中，烘箱内温度为200-250℃，烘烤时间为50-70min。
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