CN107902919A - 一种减反射超疏水玻璃膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减反射超疏水玻璃膜，该减反射超疏水玻璃膜由以下质量百分比的组分组成：纳米SiO₂颗粒2%‑5%；乙醇10%、蚁酸0.5%、表面活性剂0.01%、偶联剂1%、水溶性纳米塑料颗粒0.5%‑2%、去离子水余量；本方法通过在溶液中添加一种可去除的颗粒作为模板，在涂层涂布完成并固化之后，利用高温或溶剂将添加的颗粒去掉，于是就形成一种粗糙的膜表面，通过增加固体表面的粗超度以增加其水接触角。

Description

一种减反射超疏水玻璃膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及光伏玻璃领域，具体涉及一种提高疏水性超白光伏玻璃减反射膜水接触角的方法。

背景技术

太阳能发电模组作为一种利用可再生太阳能转化为电能的光电器件在能源日益重要的今天获得了越来越多的关注。自从太阳能发电模组诞生以来，工业界就一直试图从太阳能电池的基底材质、电池结构、表面处理等各方面入手提高太阳能的光电转化效率。然而随着人们对太阳能电池本身的研究不断深入，太阳能电池的光电转化率已经接近极限，人们开始从太阳能电池的封装材料和技术上进行改进，以提高太阳能模组的效率。

典型的太阳能模组主要由五层组成，从下往上分别是地板、EVA层、太阳能电池、EVA层、钢化玻璃。最上层的钢化玻璃对下层的EVA材料及太阳能电池起保护作用，并且对太阳能模组由机械支撑作用。目前在太阳能模组的制造中普遍使用低铁超白压花钢化玻璃以获取大于91.6%的透光率。此外，在此玻璃的表面加涂一层减反射膜可提高2%至2.5%的光透射率。

然而，目前的减反射涂层一般都由一层纳米级的金属氧化物纳米颗粒构成，由于涂布工艺及使用寿命的要求，该涂层一般是亲水性涂层。这意味着经过涂布的钢化玻璃表面较普通玻璃表面更容易吸收水分。水分蒸发后，水分中的微观杂质易附着在多孔高表面能的涂层表面；或者在低温区域，钢化玻璃上的液体膜容易结冰。这两种情况的出现都会大大影响太阳光的透射率进而降低太阳能模组的总效率。

目前应对这些由涂层的亲水性带来的一系列问题的方法只要是改变涂层表面的表面能，将涂层由亲水改变为疏水。固体表面的亲水性能或疏水性能一般使用水接触角来衡量。水接触是指在气、液、固三相交点处所作的气液界面的切线与在液体一方的固液界线之间的夹角。水接触角越小说明固体表面越亲水，反之则说明固体表面越疏水。目前经过处理的膜表面的水接触角一般在100°左右，具备一定的疏水性。而实际应用中若能把水接触角增加到150°以上，即超疏水状态，则膜表面的耐污能力将大大提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种减反射超疏水玻璃膜，提高疏水性超白光伏玻璃减反射膜水接触角。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种减反射超疏水玻璃膜，该减反射超疏水玻璃膜由以下质量百分比的组分组成：

纳米SiO₂颗粒 2%-5%；

乙醇 10%

蚁酸 0.5%

表面活性剂 0.01%

偶联剂 1%

水溶性纳米塑料颗粒 0.5%-2%

去离子水 余量

进一步地，所述纳米SiO₂颗粒的平均粒径为20nm。

进一步地，所述水溶性纳米塑料颗粒的平均粒径2微米。

本发明的制备方法具体包括如下步骤：

（1）将纳米SiO₂颗粒溶于乙醇与去离子水的混合溶剂中，超声波混合10分钟；

（2）向步骤（1）的溶液中添加表面活性剂和偶联剂，超声波混合10分钟；

（3）将水溶性纳米塑料颗粒加入步骤（2）的溶液中超声混合10分钟，静置12小时；

（4）将步骤（3）的溶液通过喷涂或辊涂的方向涂布在玻璃基板上，湿膜厚度10-20微米，平置至湿膜干燥固化；

（5）将涂布后的玻璃基本放置于电炉中，玻璃基板由室温升高至110度并保持该温度处理10分钟，,去除膜层中的多余水分；电炉温度升高到400度去除膜层里的塑料颗粒以及固化SiO₂颗粒；

（6）使用化学的方法对膜表面进行处理以降低其表面能。

本发明的有益效果：本发明采用溶胶凝胶法优化涂膜用的溶液，通过在溶液中添加一种可去除的颗粒作为模板，在涂层涂布完成并固化之后，利用高温或溶剂将添加的颗粒去掉，形成一种粗糙的膜表面，无需改变原涂膜生产工艺，无需增添新设备，无需延长工艺时间或步骤；使用了本发明的方法减反射涂层的疏水角度可以由100°提升至150°以上，达到超疏水；本发明的膜的成分无毒，安全，不对环境造成污染。

附图说明

为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为太阳能模组的结构示意图。

图2为水接触角（θ_C）的示意图。

图3为使用本发明的方法获得的表面粗超度较大的涂层的扫描电子显微镜图片。

图4为使用本发明的方法涂布后的玻璃板的透射率与未经涂布的玻璃板的透射率的对比。

图5为经本发明方法获得的涂层表面的水滴状态示意图。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的一种减反射超疏水玻璃膜，由以下质量百分比的组分组成：

纳米SiO₂颗粒 2%-5%；

乙醇 10%

蚁酸 0.5%

表面活性剂 0.01%

偶联剂 1%

水溶性纳米塑料颗粒 0.5%-2%

去离子水 余量

其中，纳米SiO₂颗粒的平均粒径为20nm；水溶性纳米塑料颗粒的平均粒径2微米。

本发明的制备方法具体包括如下步骤：

（1）将纳米SiO₂颗粒溶于乙醇与去离子水的混合溶剂中，超声波混合10分钟；

（2）向步骤（1）的溶液中添加表面活性剂和偶联剂，超声波混合10分钟；

（3）将水溶性纳米塑料颗粒加入步骤（2）的溶液中超声混合10分钟，静置12小时；

（4）将步骤（3）的溶液通过喷涂或辊涂的方向涂布在玻璃基板上，湿膜厚度10-20微米，平置至湿膜干燥固化；

（5）将涂布后的玻璃基本放置于电炉中，玻璃基板由室温升高至110度并保持该温度处理10分钟，,去除膜层中的多余水分；电炉温度升高到400度去除膜层里的塑料颗粒以及固化SiO₂颗粒；

（6）使用化学的方法对膜表面进行处理以降低其表面能

固体表面的亲疏水性能主要取决于两个因素，一是表面形态，用粗超度衡量，而是表面能的高低。为了达到超疏水效果（水接触角≥150°）需要1. 增加固体表面的粗超度，2. 降低固体的表面能。本方法使用一种简单的方法增加固体表面的粗超度以增加其水接触角。

本方法通过在溶液中添加一种可去除的颗粒作为模板，在涂层涂布完成并固化之后，利用高温或溶剂将添加的颗粒去掉，于是就形成一种粗糙的膜表面。

对本发明的减反射超疏水玻璃膜进行性能测试：

膜层厚度测试：使用台阶仪（美国Dektak surface profiler）测试膜厚为100nm至150nm。

透光率测试：使用透光率测试仪测试可见光部分透光率超过94%。

水接触角测试：使用水接触角测试仪测得接触角超过150°。

上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

Claims (4)

1.一种减反射超疏水玻璃膜，其特征在于：该减反射超疏水玻璃膜由以下质量百分比的组分组成：

纳米SiO₂颗粒 2%-5%；

乙醇 10%

蚁酸 0.5%

表面活性剂 0.01%

偶联剂 1%

水溶性纳米塑料颗粒 0.5%-2%

去离子水 余量。

2.根据权利要求1所述的一种减反射超疏水玻璃膜，其特征在于：所述纳米SiO₂颗粒的平均粒径为20nm。

3.根据权利要求1所述的一种减反射超疏水玻璃膜，其特征在于：所述水溶性纳米塑料颗粒的平均粒径2微米。

4.权利要求1所述的减反射超疏水玻璃膜的制备方法，其特征在于：该制备方法具体包括如下步骤：

（1）将纳米SiO₂颗粒溶于乙醇与去离子水的混合溶剂中，超声波混合10分钟；

（2）向步骤（1）的溶液中添加表面活性剂和偶联剂，超声波混合10分钟；

（3）将水溶性纳米塑料颗粒加入步骤（2）的溶液中超声混合10分钟，静置12小时；

（4）将步骤（3）的溶液通过喷涂或辊涂的方向涂布在玻璃基板上，湿膜厚度10-20微米，平置至湿膜干燥固化；

（5）将涂布后的玻璃基本放置于电炉中，玻璃基板由室温升高至110度并保持该温度处理10分钟，,去除膜层中的多余水分；电炉温度升高到400度去除膜层里的塑料颗粒以及固化SiO₂颗粒；

（6）使用化学的方法对膜表面进行处理以降低其表面能。