CN108439818B - 一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，属于表面加工处理技术领域。将前处理后的玻璃片进行表面修饰，再进行预处理，控制旋涂温度、旋涂相对湿度、旋涂速度和旋涂时间，采用SiO2水相分散液分两步对玻璃片进行旋涂；旋涂后控制单脉冲能量，扫描速度，采用飞秒激光对玻璃表面进行辐照。本发明利用飞秒激光辐照表面旋涂SiO2微球薄膜的玻璃表面，获得具有特定微纳米结构的表面，可将原光学玻璃的反射率由8％降低到4％左右，极大地提高的玻璃的光学特性。

Description

一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法
技术领域
本发明公开了一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，属于表面加工处理技术领域。
背景技术
光伏玻璃被广泛应用于各类生活、生产及科研领域。常用光伏玻璃的反射率约为8％，静态接触角为40°左右，表现为亲水性。获得较低反射率的玻璃表面对于提高光伏电池的转化效率具有重要意义；疏水性的玻璃表面，可以使水滴更易滚落，从而对防止玻璃的腐蚀风化和光伏玻璃的表面自清洁起到良好的效果。
飞秒激光具有非常高的瞬时功率，当飞秒激光照射在材料表面时，其能量可将材料直接气化；飞秒激光具有非常小的聚焦半径，加工过程中，材料收到的损伤微小，能显著提高材料的加工精度和光洁度；飞秒激光持续时间非常短，材料的热扩散效应非常小，可以实现真正意义上的“冷加工”，实现在微米和纳米尺度上的微加工。
发明内容
本发明针对光伏玻璃市场的需求，提供了一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，首先利用两步法旋涂技术，在玻璃表面获得单层、有序排列的SiO2微球薄膜，然后利用飞秒激光辐照上述玻璃表面，制备出具有一定疏水效果的，低反射率的玻璃表面，制备过程简单，操作方便。
一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将前处理后的玻璃片进行表面修饰，再进行预处理，控制旋涂温度、旋涂相对湿度、旋涂速度和旋涂时间，采用SiO2水相分散液分两步对玻璃片进行旋涂在玻璃表面获得单层、排列有序的微纳米球薄膜；旋涂后控制单脉冲能量，扫描速度，采用飞秒激光对玻璃表面进行辐照，获得具有减反射效果微纳米结构的表面。
所述的前处理指：将玻璃片先用去离子水清洗，然后按照顺序分别用甲苯、丙酮、氯仿、无水乙醇、去离子水超声清洗20分钟。
所述的表面修饰指：将玻璃片在双氧水和浓硫酸的混合溶液中水浴。
所述的双氧水和浓硫酸的混合溶液，是用浓度为30wt％的双氧水和浓度为96wt％～98wt％浓硫酸按照体积比为3:7混合而成的。
所述水浴温度为85℃，水浴时间为50-70分钟。
所述预处理指：再次将玻璃片用去离子水清洗，然后按照顺序分别用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20分钟，最后氮气吹干。
所述玻璃片大小为3cm×3cm。
所述旋涂温度为25℃，旋涂相对湿度为50-70％；优选60％。
所述采用SiO2水相分散液分两步对玻璃片进行旋涂指：第一步旋涂速度为400rpm，旋涂时间为16-20s；第二步旋涂速度为3000rpm，旋涂时间为18-22s。
所述SiO2水相分散液浓度为10wt％，SiO2微球的直径为1μm，粒径大小对应的相对标准偏差为5％。
所述飞秒激光的单脉冲能量为40-60μJ，扫描速度为2.0-2.5mm/s。
本发明的有益效果：
(1)本发明利用飞秒激光辐照表面旋涂SiO2微球薄膜的玻璃表面，获得具有特定微纳米结构的表面，可将原光学玻璃的反射率由8％降低到4％左右，极大地提高的玻璃的光学特性。
(2)本发明方法获得的表面静态接触角为93°，相比没有加工表面静态接触角40°左右，表面特性由亲水性过渡到疏水性，可有效提高光伏玻璃的防腐蚀性和自清洁作用。
附图说明
图1为未加工光学玻璃的表面接触角。
图2为实施例1制备所得玻璃的表面接触角。
图3为实施例1制备所得玻璃的表面SEM图。
图4为实施例2制备所得玻璃的表面接触角。
图5为实施例2制备所得玻璃的表面SEM图。
具体实施方式
现将本发明的实施例叙述于后，但本发明不应仅限于实施例。
实施例1：一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，具体步骤为：
(1)前处理：将玻璃片先用去离子水清洗，然后按照顺序分别用甲苯、丙酮、氯仿、无水乙醇、去离子水超声清洗20分钟。
(2)预处理：先将玻璃片在体积比3:7的双氧水和浓硫酸的混合溶液中水浴60分钟，温度为85℃，然后再次将玻璃片用去离子水清洗，然后按照丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20分钟，最后氮气吹干。
(3)旋涂SiO2微球：控制温度为25℃、相对湿度为65％，第一步旋涂速度为400rpm，旋涂时间为18s；第二步旋涂速度为3000rpm，旋涂时间为20s，对玻璃表面进行旋涂。
(4)飞秒激光辐照：控制单脉冲能量为45μJ，扫描速度为2.2mm/s等参数，对步骤(3)获得的玻璃表面进行辐照。
未加工表面的接触角如图1所示，本实施例制备的玻璃表面接触角如图2所示，微结构SEM图如图3所示，从图2可知，所得表面静态接触角为93°，相比没有加工表面静态接触角40°左右，表面特性由亲水性过度到疏水性，从图2可知，表面是由空洞状微结构和条纹状结构构成。经测试，此种表面结构在400nm到800nm波段的反射率为3.7％。
实施例2：一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，具体步骤为：
(1)前处理：将玻璃片先用去离子水清洗，然后按照顺序分别用甲苯、丙酮、氯仿、无水乙醇、去离子水超声清洗20分钟。
(2)预处理：先将玻璃片在体积比3:7的双氧水和浓硫酸的混合溶液中水浴60分钟，温度为85℃，然后再次将玻璃片用去离子水清洗，然后按照丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20分钟，最后氮气吹干。
(3)旋涂SiO2微球：控制温度为25℃、相对湿度为60％，第一步旋涂速度为400rpm，旋涂时间为17s；第二步旋涂速度为3000rpm，旋涂时间为19s，对玻璃表面进行旋涂。
(4)飞秒激光辐照：控制单脉冲能量为55μJ，扫描速度为2.1mm/s等参数，对步骤(3)获得的玻璃表面进行辐照。扫描速度。
本实施例制备的玻璃表面接触角如图4所示，微结构SEM图如图5所示，从图4可知，所得表面静态接触角为91°，相比没有加工表面静态接触角为40°左右，表面特性由亲水性过渡到疏水性，从图5可知，表面主要是由条纹状结构构成。经测试，此种表面结构在400nm到800nm波段的反射率为4.1％。

Claims (7)

1.一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将前处理后的玻璃片进行表面修饰，再进行预处理，控制旋涂温度、旋涂相对湿度、旋涂速度和旋涂时间，采用SiO2水相分散液分两步对玻璃片进行旋涂在玻璃表面获得单层、排列有序的1μm的SiO2微纳米球薄膜；旋涂后控制单脉冲能量，扫描速度，采用飞秒激光对玻璃表面进行辐照，获得具有减反射效果微纳米结构的表面；所述SiO2水相分散液浓度为10wt%，SiO2微球的直径为1μm，粒径大小对应的相对标准偏差为5%；所述的表面修饰指：将玻璃片在双氧水和浓硫酸的混合溶液中水浴，所述的双氧水和浓硫酸的混合溶液，是用浓度为30wt%的双氧水和浓度为96wt %~98wt %浓硫酸按照体积比为3:7混合而成的，所述水浴温度为85℃，水浴时间为50-70分钟；所述飞秒激光的单脉冲能量为40-60μJ，扫描速度为2.0-2.5mm/s。
2.如权利要求1所述的一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，其特征在于，所述的前处理指：将玻璃片先用去离子水清洗，然后按照顺序分别用甲苯、丙酮、氯仿、无水乙醇、去离子水超声清洗20分钟。
3.如权利要求1所述的一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，其特征在于，所述预处理指：再次将玻璃片用去离子水清洗，然后按照顺序分别用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20分钟，最后氮气吹干。
4.如权利要求1所述的一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，其特征在于，所述玻璃片大小为3cm×3cm。
5.如权利要求1所述的一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，其特征在于，所述旋涂温度为25℃，旋涂相对湿度为50-70%。
6.如权利要求5所述的一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，其特征在于，旋涂相对湿度为60%。
7.如权利要求1所述的一种疏水性低反射率玻璃表面的制备方法，其特征在于，所述采用SiO2水相分散液分两步对玻璃片进行旋涂指：第一步旋涂速度为400rpm，旋涂时间为16-20s；第二步旋涂速度为3000rpm，旋涂时间为18-22s。
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