CN107325598B - 一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法、一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法及其应用 - Google Patents

一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法、一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法、一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法及其应用，制备方法为：依次将正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、高硬度材料前驱体和无水乙醇按顺序混合，搅拌均匀后，加入混均后的水和催化剂，水解，得到水解液；然后将水解液和互溶剂混合，搅拌均匀，得到镀膜液。与现有技术相比，本发明在镀膜液中使用醇盐，提高了玻璃减反膜的耐磨度，满足了广泛应用于太阳能电池，光伏玻璃，平板显示器、光学器件等领域的条件。

Description

一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法、一种玻璃高硬度减 反射膜的镀膜方法及其应用
技术领域
本发明涉及减反射膜领域，具体涉及一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法、一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法及其应用。在镀膜液中使用醇盐，提高了玻璃减反膜的耐磨度，满足了广泛应用于太阳能电池，光伏玻璃，平板显示器、光学器件等领域的条件。
背景技术
减反射膜，又叫增透膜，是光学薄膜中应用最多的膜系之一，被广泛的应用于太阳能电池，光伏玻璃，平板显示器、光学器件等领域。
对于太阳能电池表面封装玻璃保护层，其中玻璃的折射率在1.52左右，空气折射率为1，这使得太阳光照射在玻璃表面上高达8％的太阳光被反射出去，而在太阳能电池的封装玻璃上镀上减反射膜可以有效的减少入射光的损失。而且，空气中的水汽以及其他悬浮的粉尘等杂质易附着在玻璃表面会进一步的减少了太阳光的透过，因此这就要求电池表面的减反射膜具备耐环境、自清洁功能。
通常的减反射膜包括有单层膜和多层膜两种类型。现有技术中制备增透膜的方法有很多：溶胶凝胶法，物理气相沉积法，化学气相沉积法，其中溶胶凝胶法由于设备简单、成本低廉、常温常压下不需特定的真空环境就能操作，而得到广泛的应用。
现有技术中，无机二氧化硅减反射薄膜由于存在大量羟基使其表面活性高，存在透光率低、硬度低等缺点，一般铅笔硬度只有3H。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法，在减反射膜镀膜液中加入高硬度材料前驱体，提高了减反射膜的硬度，铅笔硬度达到6H。
本发明还提供了一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法，利用浸渍提拉方式在玻璃两侧同时镀上单层减反膜，控制提拉速度和烘干温度，提高了镀膜层的硬度，也能保证较高的光电转化效率。
本发明还提供了一种玻璃高硬度减反射膜的应用，在太阳能电池、光伏玻璃、平板显示器和光学器件等领域的应用。
本发明提供的一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法，包括以下步骤：
A、镀膜液的水解：依次将正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、高硬度材料前驱体和无水乙醇按顺序混合，搅拌均匀后，加入混均后的水和催化剂，水解，得到水解液；
B、镀膜液的配制：将步骤A制备的水解液和互溶剂混合，搅拌均匀，得到镀膜液。
步骤A中所述水解具体为:水解温度是30-80℃，水解时间为24h-48h。
步骤A中所述搅拌是指搅拌20-40min。
进一步的，步骤A中正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、高硬度材料前驱体、无水乙醇、水和催化剂的重量比为2-4：2-8：2-6：70-82：12-20：0.5-4。
步骤A中所述硅烷偶联剂选自KH551g-氨丙基三甲氧基硅烷；
进一步的，步骤A中所述高硬度材料前驱体为三乙醇铝、异丙醇铝、正丁醇铝、乙醇锆、异丙醇锆或正丁醇锆的一种或几种；
步骤A中所述催化剂为浓盐酸、浓硝酸或浓硫酸中任意一种；
所述步骤A中所述浓盐酸质量浓度为37％；浓硝酸质量浓度为65％；浓硫酸质量浓度为98％。
进一步的，步骤B中水解液和互溶剂的质量比为：45-55：45-55份。
进一步的，步骤B中所述互溶剂为乙二醇、异丙醇或无水乙醇的一种或几种；
本发明提供的一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法，包括以下步骤：
将玻璃放入上述制备的高硬度减反射膜镀膜液之中浸泡，然后用提拉法以5mm/s-10mm/s的速率提起，提起后晾干之后在500-700℃的条件下焙烧2-5min。
一种利用上述镀膜方法制备的玻璃高硬度减反射膜的在太阳能电池、光伏玻璃、平板显示器或光学器件领域的应用。
与现有技术相比，本发明在镀膜液的配制中使用的硅烷改性剂含有甲基，由于其基团较小，在加热分解时，形成了大量的薄膜微孔，引起折射率的减小，从而提高了玻璃减反膜的透光率，因为加入了高硬度材料前驱体，在水解过程中，形成氧化铝或二氧化锆溶胶，焙烧后生成氧化铝或二氧化锆，提高了镀膜的硬度，镀膜利用浸渍提拉方式在玻璃两侧同时镀上单层减反膜，所镀玻璃减反膜膜层表面光滑、均匀，颜色为蓝色，实验结果表明该镀膜层保证玻璃的透光率在96％以上，铅笔硬度达到6H，满足了广泛应用于太阳能电池、光伏玻璃、光学器件、平板显示器等领域的条件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法，包括以下步骤：
A、镀膜液的水解：按重量份，将顺序将正硅酸乙酯2份、KH5515份、三乙醇铝2份和无水乙醇80份，按顺序混合，搅拌30min，混匀后，加入混匀的12份水和质量浓度37％1份浓盐酸，混匀，在温度温度为40℃条件下水解时间为24h，得水解液；
B、镀膜液的配制：按重量份，将水解液45份和异丙醇55份混匀，得减反射膜镀膜液。；
一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法，包括以下步骤：
将玻璃放入上述制备的高硬度减反射膜镀膜液之中浸泡，然后用提拉法以10mm/s的速率提起，提起后晾干之后在500℃的条件下焙烧3min，在玻璃两侧同时镀上单层减反膜。
检测镀膜后玻璃透光率：所镀玻璃减反膜膜层表面光滑、均匀，颜色为蓝色，经检测在300-1000nm波长范围内透光率为96.25％，铅笔硬度6H。
实施例2
一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法，包括以下步骤：
A、镀膜液的水解：按重量份，按顺序将正硅酸乙酯3份，KH5515份，异丙醇铝2份，无水乙醇72份，按顺序混合，搅拌25min，加入混匀的16份水和4份37％浓盐酸混匀水解，水解温度为40℃，时间为24h，得水解液；
B、镀膜液的配制：按重量份，将水解液45份和异丙醇55份混匀，得减反射膜镀膜液。
一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法，包括以下步骤：
将玻璃放入上述镀膜之中浸泡，然后用提拉法以10mm/s的速率提起，提起后晾干之后在600℃的条件下焙烧5min，在玻璃两侧同时镀上单层减反膜。
检测镀膜后玻璃透光率：所镀玻璃减反膜膜层表面光滑、均匀，颜色为蓝色，经检测在300-1000nm波长范围内透光率为96.14％，铅笔硬度6H。
实施例3
一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法，包括以下步骤：
A、镀膜液的水解：按重量份，按顺序将正硅酸乙酯2份，KH5517份，正丁醇铝3份，无水乙醇70份，按顺序混合，搅拌30min，加入混匀的18份水和3份质量浓度37％浓盐酸混匀水解，水解温度为30℃，时间为24h；
B、镀膜液的配制：按重量份，将水解液45份和异丙醇55份混匀，得减反射膜镀膜液。
一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法，包括以下步骤：
将玻璃放入上述镀膜之中浸泡，然后用提拉法以10mm/s的速率提起，提起后晾干之后在650℃的条件下焙烧4min，在玻璃两侧同时镀上单层减反膜。
检测镀膜后玻璃透光率：所镀玻璃减反膜膜层表面光滑、均匀，颜色为蓝色，经检测在300-1000nm波长范围内透光率为96.30％，铅笔硬度6H。
实施例4
一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法，包括以下步骤：
A、镀膜液的水解：按重量份，按顺序将正硅酸乙酯2份、KH5514份、异丙醇锆4份和无水乙醇80份，依次混合，搅拌30min，然后加入混匀的12份水和1.5份重量分数98％浓硫酸混匀水解，水解温度为40℃，时间为48h；
B、镀膜液的配制：按重量份，将水解液50份、异丙醇30份和乙二醇20份，得减反射膜镀膜液。
一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法，包括以下步骤：
将玻璃放入上述镀膜之中浸泡，然后用提拉法以10mm/s的速率提起，提起后晾干之后在700℃的条件下焙烧3min，在玻璃两侧同时镀上单层减反膜。
检测镀膜后玻璃透光率：所镀玻璃减反膜膜层表面光滑、均匀，颜色为蓝色，经检测在300-1000nm波长范围内透光率为96.35％，铅笔硬度6H。
实施例5
一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法，包括以下步骤：
A、镀膜液的水解：按重量份，按顺序将正硅酸乙酯2份、KH5516份、乙醇锆5份和无水乙醇75份，按顺序混合，搅拌35min，加入混匀的18份水和2.5份质量浓度65％浓硝酸混匀水解，水解温度为60℃，时间为24h；
B、镀膜液的配制：按重量份，将水解液50份、异丙醇30份和乙醇20份，得减反射膜镀膜液。
一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法，包括以下步骤：
将玻璃放入上述镀膜之中浸泡，然后用提拉法以10mm/s的速率提起，提起后晾干之后在600℃的条件下焙烧4min，在玻璃两侧同时镀上单层减反膜。
检测镀膜后玻璃透光率：所镀玻璃减反膜膜层表面光滑、均匀，颜色为蓝色，经检测在300-1000nm波长范围内透光率为96.50％，铅笔硬度6H。
实施例6
一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法，包括以下步骤：
A、镀膜液的水解：按重量份，按顺序将正硅酸乙酯2份，KH5516份，正丁醇锆6份，无水乙醇74份，按顺序依次混合，搅拌30min，然后加入混匀的18份水和2份质量浓度65％浓硝酸混匀，水解温度为60℃，时间为24h；
B、镀膜液的配制：按重量份，将水解液50份、异丙醇25份和乙醇25份，得减反射膜镀膜液。
一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法，包括以下步骤：
将玻璃放入上述镀膜之中浸泡，然后用提拉法以10mm/s的速率提起，提起后晾干之后在600℃的条件下焙烧3min，在玻璃两侧同时镀上单层减反膜。
检测镀膜后玻璃透光率：所镀玻璃减反膜膜层表面光滑、均匀，颜色为蓝色，经检测在300-1000nm波长范围内透光率为96.42％，铅笔硬度6H。

Claims (6)

1.一种高硬度减反射膜镀膜液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
A、镀膜液的水解：依次将正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、高硬度材料前驱体和无水乙醇按顺序混合，搅拌均匀后，加入混均后的水和催化剂，水解，得到水解液；
B、镀膜液的配制：将步骤A制备的水解液和互溶剂混合，搅拌均匀，得到镀膜液；
步骤A中正硅酸乙酯、硅烷偶联剂、高硬度材料前驱体、无水乙醇、水和催化剂的重量比为2-4：2-8：2-6：70-82：12-20：0.5-4；
步骤A中所述高硬度材料前驱体为三乙醇铝、异丙醇铝、正丁醇铝、乙醇锆、异丙醇锆或正丁醇锆的一种或几种；
步骤B中水解液和互溶剂的质量比为：45-55：45-55份；
步骤B中所述互溶剂为乙二醇、异丙醇或无水乙醇的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A中所述水解具体为:水解温度是30-80℃，水解时间为24h-48h。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤A中所述硅烷偶联剂选自KH551g-氨丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤A中所述催化剂为浓盐酸、浓硝酸或浓硫酸中任意一种。
5.一种玻璃高硬度减反射膜的镀膜方法，其特征在于，所述镀膜方法包括以下步骤：
将玻璃放入权利要求1-4任一项所述的方法制备的高硬度减反射膜镀膜液之中浸泡，然后用提拉法以5mm/s-10mm/s的速率提起，提起后晾干之后在500-700℃的条件下焙烧2-5min。
6.一种采用权利要求5所述的方法制备的玻璃高硬度减反射膜在太阳能电池、光伏玻璃、平板显示器或光学器件领域的应用。
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