CN113774437B - 一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113774437B
CN113774437B CN202111126523.7A CN202111126523A CN113774437B CN 113774437 B CN113774437 B CN 113774437B CN 202111126523 A CN202111126523 A CN 202111126523A CN 113774437 B CN113774437 B CN 113774437B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
intermediate product
nickel
aluminum sheet
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111126523.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113774437A (zh
Inventor
范智勇
束磊
徐光海
朱奕漪
陈哲思
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HKUST Shenzhen Research Institute
Original Assignee
HKUST Shenzhen Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HKUST Shenzhen Research Institute filed Critical HKUST Shenzhen Research Institute
Priority to CN202111126523.7A priority Critical patent/CN113774437B/zh
Publication of CN113774437A publication Critical patent/CN113774437A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113774437B publication Critical patent/CN113774437B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00Electroforming
    • C25D1/10Moulds; Masks; Masterforms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0005Separation of the coating from the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58After-treatment
    • C23C14/5873Removal of material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00Electroforming
    • C25D1/006Nanostructures, e.g. using aluminium anodic oxidation templates [AAO]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • C25D11/10Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing organic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/18After-treatment, e.g. pore-sealing
    • C25D11/24Chemical after-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

本发明涉及光伏电池技术领域,尤其涉及一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用。本发明所述的制备方法是通过首先制备得到表面具有微结构的镍模具,所述镍模具的制备过程中,具有更佳优异的可调性,同时耗时也更少;所述镍模具表面的微结构可以为后续减反射膜的制备提供准备,并且使制备得到的减反射膜可以同时具有表面光减反射和自清洁功能的特性。

Description

一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域,尤其涉及一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会和经济的飞速发展,能源的需要日益增加,化石能源的日趋枯竭和给生态环境造成的污染,严重威胁着社会和经济的可持续发展。因此,迫切需要采用可再生能源进行替代。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的绿色可再生能源,已经在世界范围内得到了广泛的关注。太阳能电池板主要是通过吸收太阳光,将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。并且随着科技的发展,太阳能电池板的应用越来越普及。其中太阳能电池背膜是太阳能电池板中重要的组成部分,所述太阳能电池背膜主要是用于太阳能电池的封装,具有绝缘(耐电击穿)、耐老化、耐气候影响和耐腐蚀等特性。但是目前的太阳能电池背膜的表面光减反射和自清洁功能还并不能够满足光伏行业的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用。利用本发明所述制备方法制备得到的镍模具表面具有微结构可以使利用其制备得到的减反射膜同时具有表面光减反射和自清洁功能的特性。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种镍模具的制备方法,包括以下步骤:
以铝片为阳极,以碳棒为阴极,在第一电解液中进行第一电解,得到第一中间产物;所述第一中间产物为带有氧化铝层的铝片;所述带有氧化铝层的铝片中的氧化铝层为孔状结构;
将所述带有氧化铝层的铝片置于第一刻蚀液中进行第一刻蚀,得到表面具有微结构的铝片;
以所述表面具有微结构的铝片为阳极,以碳棒为阴极,在第二电解液中进行第二电解,得到第二中间产物;所述第二中间产物包括所述表面具有微结构的铝片和在所述表面具有微结构的铝片的表面的氧化铝层;
在所述第二中间产物的氧化铝层表面依次制备金层和铜层,得到第三中间产物;
将所述第三中间产物置于第二刻蚀液中进行第二刻蚀,得到第四中间产物;所述第四中间产物包括铜层和表面具有微结构的金层;
在所述第四中间产物的金层表面电镀镍层,得到第五中间产物;
去除所述第五中间产物的铜层和金层,得到所述镍模具;
所述第一电解液和第二电解液独立的为柠檬酸溶液和乙二醇的混合液;所述第一刻蚀液和第二刻蚀液独立的为铬酸和磷酸的混合液。
优选的,所述柠檬酸溶液和乙二醇的混合液中柠檬酸溶液和乙二醇的体积比为(0.2~1.5):1;
所述柠檬酸溶液的质量浓度为0.5%~5%。
优选的,所述第一电解和第二电解的温度独立的为-5~5℃,电压独立的为100~480V,时间独立的为0.5~8h。
优选的,所述铬酸和磷酸的混合液中铬酸的质量浓度为0.5%~5%;
所述铬酸和磷酸的混合液中磷酸的质量浓度为1%~10%。
优选的,所述第一刻蚀的温度为90~100℃,时间为15~40min;
所述第二刻蚀的温度为90~120℃,时间为10~60min。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的镍模具,所述镍模具的表面为圆柱状的阵列结构。
本发明还提供了上述技术方案所述的镍模具在制备减反射膜中的应用。
本发明还提供了一种减反射膜的制备方法,包括以下步骤:
采用卷对卷制备的方式,将所述镍模具压印到聚合物薄膜表面,得到所述减反射膜。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的减反射膜。
本发明还提供了上述技术方案所述的减反射膜在光伏领域中的应用。
本发明提供了一种镍模具的制备方法,包括以下步骤:以铝片为阳极,以碳棒为阴极,在第一电解液中进行第一电解,得到第一中间产物;所述第一中间产物为带有氧化铝层的铝片;所述带有氧化铝层的铝片中的氧化铝层为孔状结构;将所述带有氧化铝层的铝片置于第一刻蚀液中进行第一刻蚀,得到表面具有微结构的铝片;以所述表面具有微结构的铝片为阳极,以碳棒为阴极,在第二电解液中进行第二电解,得到第二中间产物;所述第二中间产物包括所述表面具有微结构的铝片和在所述表面具有微结构的铝片的表面的氧化铝层;在所述第二中间产物的氧化铝层表面依次制备金层和铜层,得到第三中间产物;将所述第三中间产物置于第二刻蚀液中进行第二刻蚀,得到第四中间产物;所述第四中间产物包括铜层和表面具有微结构的金层;在所述第四中间产物的金层表面电镀镍层,得到第五中间产物;去除所述第五中间产物的铜层和金层,得到所述镍模具;所述第一电解液和第二电解液独立的为柠檬酸溶液和乙二醇的混合液;所述第一刻蚀液和第二刻蚀液独立的为铬酸和磷酸的混合液。
由于太阳能电池是将光转换为电能,但是由于电池表面材料与空气存在的折射率差对导致部分的光被反射,而这部分反射光就被浪费了,而本发明所述的制备方法是通过首先制备得到表面具有微结构的镍模具,所述微结构能够阻止上述被浪费的光反射,从而被电池吸收转换成电能,进而提高太阳能的电池效果。同时,所述镍模具的制备过程中,具有更佳优异的可调性,同时耗时也更少;所述镍模具表面的微结构可以为后续减反射膜的制备提供准备,并且使制备得到的减反射膜可以同时具有表面光减反射和自清洁功能的特性。根据实施例的记载,利用本发明所述的镍模具制备得到的减反射膜制备得到的太阳能电池板的光功率转化效率为5.63%,较5.49%的光功率转化效率提高了2.6%;同时,水滴在覆有减反射膜的太阳能电池板表面的接触角从107℃增加到了137℃,使太阳能电池板表面的灰尘更加容易被清理掉。
附图说明
图1为本发明所述减反射膜的制备流程示意图;
图2为实施例1制备得到的减反射薄膜在不同放大倍率下的SEM图;
图3为实施例1制备得到的镍模具的SEM图;
图4为实施例1制备得到的减反射薄膜的实物图;
图5为测试例1制备得到的太阳能电池板的结构示意图;
图6为测试例1制备得到的太阳能电池板的光反射比;
图7为测试例1制备得到的太阳能电池板的J-V曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种镍模具的制备方法,包括以下步骤:
以铝片为阳极,以碳棒为阴极,在第一电解液中进行第一电解,得到第一中间产物;所述第一中间产物为带有氧化铝层的铝片;所述带有氧化铝层的铝片中的氧化铝层为孔状结构;
将所述带有氧化铝层的铝片置于第一刻蚀液中进行第一刻蚀,得到表面具有微结构的铝片;
以所述表面具有微结构的铝片为阳极,以碳棒为阴极,在第二电解液中进行第二电解,得到第二中间产物;所述第二中间产物包括所述表面具有微结构的铝片和在所述表面具有微结构的铝片的表面的氧化铝层;
在所述第二中间产物的氧化铝层表面依次制备金层和铜层,得到第三中间产物;
将所述第三中间产物置于第二刻蚀液中进行第二刻蚀,得到第四中间产物;所述第四中间产物包括铜层和表面具有微结构的金层;
在所述第四中间产物的金层表面电镀镍层,得到第五中间产物;
去除所述第五中间产物的铜层和金层,得到所述镍模具;
所述第一电解液和第二电解液独立的为柠檬酸溶液和乙二醇的混合液;所述第一刻蚀液和第二刻蚀液独立的为铬酸和磷酸的混合液。
在本发明中,若无特殊说明,所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明以铝片为阳极,以碳棒为阴极,在第一电解液中进行第一电解,得到第一中间产物;所述第一中间产物为带有氧化铝层的铝片;所述带有氧化铝层的铝片中的氧化铝层为孔状结构。
在本发明中,所述铝片优选为高纯铝片,所述高纯铝片的纯度优选≥95wt%。本发明对所述铝片的尺寸没有任何特殊的限定,根据实际需要选择所述铝片的尺寸即可。在本发明的具体实施例中,所述铝片具体为30cm×13cm。
在本发明中,所述第一电解液为柠檬酸溶液和乙二醇的混合液;所述柠檬酸溶液和乙二醇的混合液中柠檬酸溶液和乙二醇的体积比优选为(0.2~1.5):1,更优选为(0.6~1.2):1,最优选为1:1;所述柠檬酸溶液的质量浓度优选为0.5%~5%,更优选为2%~4%。
在本发明中,所述第一电解的过程中优选施加直流电压;所述第一电解的温度优选为-5~5℃,更优选为-2~3℃;电压优选为100~480V,更优选为200~400V,最优选为250~350V;时间优选为0.5h~8h,更优选为2~6h,最优选为4~5h。
在本发明中,所述带有氧化铝层的铝片中的氧化铝层为孔状结构;所述孔状结构为不规则的纳米孔状结构。
得到第一中间产物后,本发明将所述带有氧化铝层的铝片置于第一刻蚀液中进行第一刻蚀,得到表面具有微结构的铝片。
在本发明中,所述第一刻蚀液为铬酸和磷酸的混合液;所述铬酸和磷酸的混合液中铬酸的质量浓度优选为0.5%~5%,更优选为1%~4%,最优选为2%~3%;所述铬酸和磷酸的混合液中磷酸的质量浓度优选为1%~10%,更优选为2%~8%,最优选为4%~6%。
在本发明中,所述第一刻蚀的温度优选为90℃~100℃,更优选为92~98℃,最优选为94~96℃;时间优选为15min~40min,更优选为20~35min,最优选为25~30min。
在本发明中,所述第一刻蚀的作用是去除所述带有氧化铝层的铝片中的氧化铝层。
在本发明中,所述表面具有微结构的铝片中的微结构优选为碗型结构的浅孔。
得到表面具有微结构的铝片后,本发明以所述表面具有微结构的铝片为阳极,以碳棒为阴极,在第二电解液中进行第二电解,得到第二中间产物;所述第二中间产物包括所述表面具有微结构的铝片和在所述表面具有微结构的铝片的表面的氧化铝层。
在本发明中,所述第二电解液为柠檬酸溶液和乙二醇的混合液;所述柠檬酸溶液和乙二醇的混合液中柠檬酸溶液和乙二醇的体积比优选为(0.2~1.5):1,更优选为(0.8~1.2):1,最优选为1:1;所述柠檬酸溶液的质量浓度优选为0.5%~5%,更优选为2%~4%。
在本发明中,所述第二电解的过程中优选施加直流电压;所述第二电解的温度优选为-5~5℃,更优选为-2~3℃;电压优选为100~480V,更优选为200~400V,最优选为250~350V;时间优选为0.5h~8h,更优选为2~6h,最优选为4~5h。
在本发明中,由于铝片表面本身就会存在一些缺陷,第一电解得到的氧化铝层同样会存在一些缺陷,经过第一刻蚀后,去掉所述氧化铝层再进行第二电解可以避免缺陷的存在,进而得到更高质量的孔结构。
得到第二中间产物后,本发明在所述第二中间产物的氧化铝层表面依次制备金层和铜层,得到第三中间产物;
在本发明中,所述金层的制备方法优选为蒸镀;所述蒸镀的速率优选为0.5~3nm/s。
在本发明中,所述金层的厚度优选为20nm~100nm。
在本发明中,所述金层为后续电镀铜层和镍层提供导电电极。
在本发明中,所述铜层的制备方法优选为电镀;所述电镀采用的电镀液优选包括30~125g/L的硫酸铜、100~300g/L的H2SO4和0.01~0.5g/L的HCl。在本发明中,所述电镀优选在室温中进行;所述电镀优选施加的是直流电压;所述电镀的电压优选为2V~6V。
在本发明中,所述铜层的厚度优选为40~200μm。
得到第三中间产物后,本发明将所述第三中间产物置于第二刻蚀液中进行第二刻蚀,得到第四中间产物;所述第四中间产物包括铜层和表面具有微结构的金层。
在本发明中,所述第二刻蚀液为铬酸和磷酸的混合液;所述铬酸和磷酸的混合液中铬酸的质量浓度优选为0.5%~5%,更优选为1%~4%,最优选为2%~3%;所述铬酸和磷酸的混合液中磷酸的质量浓度优选为1%~10%,更优选为2%~8%,最优选为4%~6%。
在本发明中,所述第二刻蚀的温度优选为90℃~120℃,更优选为100~110℃;时间优选为10~60min,更优选为30~50min。
进行所述第二刻蚀前,为了能够保证所述第二刻蚀液能够刻蚀中间的氧化铝层,本发明优选用刮刀在覆有金层和铜层的铝片侧面刮去覆盖的金层和铜层,使所述第二刻蚀液能够从侧面对裸露出来的氧化铝层进行刻蚀直至对整个氧化层刻蚀完全。
得到所述第四中间产物后,本发明在所述第四中间产物的金层表面电镀镍层,得到第五中间产物。
在本发明中,所述电镀镍层采用的电镀液优选包括150~200g/L的硫酸钠、2~5g/L的氯化镍、10~25g/L的硼酸和1~3g/L的糖精。
在本发明中,所述电镀镍层的温度优选为40~60℃,所述电镀镍层优选施加的是直流电压;所述电镀镍层的电压优选为2~6V。
得到第五中间产物后,本发明去除所述第五中间产物的铜层和金层,得到所述镍模具。
在本发明中,去除铜层优选采用硝酸去除,所述硝酸的浓度优选为0.2~1mol/L。
在本发明中,去除金层优选采用KI和I2的混合溶液去除,所述KI和I2的混合溶液中KI的质量浓度优选为3~15%;所述KI和I2的混合溶液中I2的质量浓度优选为0.01~1%。
在本发明中,所述镍模具的厚度优选为100μm,所述镍模具表面的微结构优选为纳米孔结构。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的镍模具,所述镍模具的表面为圆孔的阵列结构。
本发明还提供了上述技术方案所述的镍模具在制备减反射膜中的应用。
本发明还提供了一种减反射膜的制备方法,包括以下步骤:
采用卷对卷制备的方式,将所述镍模具压印到聚合物薄膜表面,得到所述减反射膜。
本发明对所述聚合物薄膜的种类没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知用于太阳能电池板封装材料的聚合物薄膜即可。在本发明的具体实施例中,所述聚合物薄膜具体为聚全氟乙丙烯(FEP)薄膜或聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜。
本发明对所述聚合物薄膜的尺寸没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的用于太阳能电池板封装材料中的聚合物薄膜的尺寸即可。在本发明的具体实施例中,所述聚合物薄膜的宽度为10~18cm,厚度为20~100μm。
在本发明中,所述压印的压力优选为0.2~0.35MPa,温度优选为200~250℃。
在本发明中,所述压印的具体过程优选为:将镍模具安装在卷对卷及其上的图案压印滚轮上,将所述滚轮加热到200~250℃;从薄膜供应滚轮上将聚合物薄膜从图案压印滚轮和对压滚轮中间穿过,并固定到牵引拉伸滚轮上,在图案压印滚轮和对压滚轮直接提供0.2~0.35MPa的压力,以使得镍模具的纳米孔结构能够完整的压印到聚合物薄膜的表面,得到所述减反射膜。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的减反射膜。
本发明还提供了上述技术方案所述的减反射膜在光伏领域中的应用。本发明对所述应用的方法没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
下面结合实施例对本发明提供的减反射膜及其制备方法和应用进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
如图1所示的制备过程:
以30cm×13cm的铝片(纯度≥95wt%)为阳极,以碳棒为阴极,在体积比为1:1的柠檬酸溶液(柠檬酸溶液的质量浓度为3%)和乙二醇的混合溶液中,进行电解,所述电解的电压为480V的直流电压,温度为-5℃,时间为8h,得到带有氧化铝层的铝片(所述氧化铝层的孔结构为直径约为400nm,氧化铝层的厚度约为3μm);
将所述带有氧化铝层的铝片在铬酸和磷酸的混合液(铬酸的质量浓度为1.5%,磷酸的质量浓度为6%)中进行第一刻蚀,所述第一刻蚀的温度为100℃,时间为30min,去除氧化铝层,得到去除氧化铝层的铝片;
以所述去除氧化铝层的铝片为阳极,以碳棒为阴极,在1:1的柠檬酸溶液(柠檬酸溶液的质量浓度为3%)和乙二醇的混合溶液中,进行电解,所述电解的电压为480V的直流电压,温度为-5℃,时间为3h,得到高质量孔结构的氧化铝层;
在所述高质量孔结构的氧化铝层表面蒸镀100nm厚的金层,蒸镀的速率为3nm/s后,在铜电镀电解液(包括75g/L的硫酸铜,188g/L的H2SO4和0.06g/L的HCl)中电镀铜层,电镀在室温中采用3V的直流电压进行;在所述高质量孔结构的氧化铝层表面依次制备金层和铜层;
采用刮刀在覆有金层和铜层的铝片的侧面刮去覆盖的金层和铜层,然后采用铬酸和磷酸的混合液(铬酸的质量浓度为1.5%,磷酸的质量浓度为6%)中进行第二刻蚀,所述第二刻蚀的温度为100℃,时间为30min,去除氧化铝层,得到带有金层的铜箔;
在所述带有金层的铜箔的金层表面电镀镍层,所述电镀镍层采用的电镀液包括200g/L的硫酸钠、5g/L的氯化镍、25g/L的硼酸和3g/L的糖精;所述电镀镍层的温度为50℃,施加的是3V的直流电压;
然后依次采用0.5mol/L的硝酸去除铜层,采用KI和I2的混合溶液(KI的质量浓度优选为8%;I2的质量浓度为1%)去除金层,得到镍模具(厚度为100μm);
将所述镍模具安装在卷对卷及其上的图案压印滚轮上,将所述滚轮加热到250℃;从薄膜供应滚轮上将FEP薄膜从图案压印滚轮和对压滚轮中间穿过,并固定到牵引拉伸滚轮上,在图案压印滚轮和对压滚轮直接提供0.35MPa的压力,以使得镍模具的纳米孔结构能够完整的压印到FEP薄膜的表面,得到所述减反射膜;
将所述减反射膜进行SEM测试,测试结果如图2所示,由图2中a和b可知,从截面和顶视角可以得到在FEP薄膜的表面形成了不规则的纳米柱结构。纳米柱的直径大概约为100~300nm左右,柱与柱直径的间距约为0.5~1μm;
将所述镍模具进行SEM测试,测试结果如图3所示,由图3可知,所述镍模具为圆孔的阵列结构。
所述减反射膜的实物图如图4所示,由图4可知,通过卷对卷纳米压印技术,可制备得到大面积且连续的具有纳米柱结构的FEP薄膜。
测试例1
测试过程:如图5所示,将具有纳米柱结构的FEP薄膜层压到表面涂有UV环氧树脂的太阳能电池板表面,然后将叠层堆放的减反膜FEP、UV环氧树脂和太阳能电池置于透明真空袋中,并抽上真空以去除UV环氧树脂中的气泡,最后用紫外光照时使UV环氧树脂固化,从而将减反膜固定在太阳能电池表面。与此同时,紫外-可见光吸收光谱测试被用来测试减反膜对太阳光的减反效果,测试用的光源波长范围为350nm~950nm,入射光设置为垂直入射,同时相同品牌没有覆盖减反膜的太阳能电池作为对比样;
测试结果如图6所示,由图6可知,纳米结构的减反膜可以有效的抑制全波段的光反射。
测试过程:为了研究减反膜对太阳能电池性能的影响。在AM1.5的光照条件下,测试了有AR膜和标准对照组的电池性能。其电池面积为(120毫米×100毫米)。测试结果如图7所示,由图7可知,使用AR减反膜之后,电池的短路电流从5.47mA/cm2增加到5.58mA/cm2。能量转化效率可以从PCE=5.49%提高到PCE=5.63%,提高将近了2.6%。
值得指出的是,上述测得的结果是在89°正常角度下测得的。除此之外,AR减反膜还有自清洁功能,广角减反功能。同时,减反射薄膜可以有效的减少入射光的反射,从而使得太阳能电池的能量转化效率提高了近2.6%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种镍模具的制备方法,其特征在于,由以下步骤组成:
以铝片为阳极,以碳棒为阴极,在第一电解液中进行第一电解,得到第一中间产物;所述第一中间产物为带有氧化铝层的铝片;所述带有氧化铝层的铝片中的氧化铝层为孔状结构;所述第一电解液为体积比为1:1的柠檬酸溶液和乙二醇的混合溶液;所述柠檬酸溶液的质量浓度为3%;所述第一电解的直流电压为480V,温度为-5℃,时间为8h;所述氧化铝层的孔结构的直径为400nm,厚度为3μm;
将所述带有氧化铝层的铝片置于第一刻蚀液中进行第一刻蚀,得到表面具有微结构的铝片;所述第一刻蚀液为铬酸和磷酸的混合液;所述铬酸和磷酸的混合液中铬酸的质量浓度为1.5%,磷酸的质量浓度为6%;所述第一刻蚀的温度为100℃,时间为30min;
以所述表面具有微结构的铝片为阳极,以碳棒为阴极,在第二电解液中进行第二电解,得到第二中间产物;所述第二中间产物包括所述表面具有微结构的铝片和在所述表面具有微结构的铝片的表面的氧化铝层;所述第二电解液为体积比为1:1的柠檬酸溶液和乙二醇的混合溶液;所述柠檬酸溶液的质量浓度为3%;所述第二电解的电压为480V,温度为-5℃,时间为3h;
在所述第二中间产物的氧化铝层表面依次制备金层和铜层,得到第三中间产物;制备所述金层的方法为蒸镀,所述蒸镀的速率为3nm/s,所述金层的厚度为100nm;制备所述铜层的方法为电镀,所述电镀的电压为3V,所述电镀采用的电解液包括75g/L的硫酸铜,188g/L的H2SO4和0.06g/L的HCl;
将所述第三中间产物置于第二刻蚀液中进行第二刻蚀,得到第四中间产物;所述第四中间产物包括铜层和表面具有微结构的金层;所述第二刻蚀液为铬酸和磷酸的混合液;所述铬酸和磷酸的混合液中铬酸的质量浓度为1.5%,磷酸的质量浓度为6%;所述第二刻蚀的温度为100℃,时间为30min;
在所述第四中间产物的金层表面电镀镍层,得到第五中间产物;所述电镀镍层采用的电镀液包括200g/L的硫酸钠、5g/L的氯化镍、25g/L的硼酸和3g/L的糖精;所述电镀镍层的温度为50℃,施加的是3V的直流电压;
去除所述第五中间产物的铜层和金层,得到所述镍模具;去除所述铜层采用0.5mol/L的硝酸;去除所述金层采用KI和I2的混合溶液,所述KI和I2的混合溶液中KI的质量浓度为8%,I2的质量浓度为1%;所述镍模具的厚度为100μm。
2.权利要求1所述的制备方法制备得到的镍模具,其特征在于,所述镍模具的表面为圆柱状的阵列结构。
3.权利要求2所述的镍模具在制备减反射膜中的应用。
4.一种减反射膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
采用卷对卷制备的方式,将所述镍模具压印到聚合物薄膜表面,得到所述减反射膜;
所述镍模具为权利要求2所述的镍模具。
5.权利要求4所述制备方法制备得到的减反射膜。
6.权利要求5所述的减反射膜在光伏领域中的应用。
CN202111126523.7A 2021-09-26 2021-09-26 一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用 Active CN113774437B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111126523.7A CN113774437B (zh) 2021-09-26 2021-09-26 一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111126523.7A CN113774437B (zh) 2021-09-26 2021-09-26 一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113774437A CN113774437A (zh) 2021-12-10
CN113774437B true CN113774437B (zh) 2023-03-10

Family

ID=78853372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111126523.7A Active CN113774437B (zh) 2021-09-26 2021-09-26 一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113774437B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105514188A (zh) * 2015-12-25 2016-04-20 中国科学院上海高等研究院 一种减反射自清洁薄膜及其制备方法
CN109722666A (zh) * 2017-10-31 2019-05-07 香港科技大学 具有表面微纳结构的金属薄膜模具的制备方法和金属薄膜模具中间体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105514188A (zh) * 2015-12-25 2016-04-20 中国科学院上海高等研究院 一种减反射自清洁薄膜及其制备方法
CN109722666A (zh) * 2017-10-31 2019-05-07 香港科技大学 具有表面微纳结构的金属薄膜模具的制备方法和金属薄膜模具中间体

Also Published As

Publication number Publication date
CN113774437A (zh) 2021-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Raj et al. A critical review of recent developments in nanomaterials for photoelectrodes in dye sensitized solar cells
Yu et al. A structured macroporous silicon/graphene heterojunction for efficient photoconversion
Shi et al. Fabrication of 3D biomimetic composite coating with broadband antireflection, superhydrophilicity, and double pn heterojunctions
US20150083605A1 (en) Semiconductor photoelectrode and method for splitting water photoelectrochemically using photoelectrochemical cell comprising the same
US20130068292A1 (en) Aluminum nanostructure array
US20140295208A1 (en) Roll-to-roll fabrication of ordered three-dimensional nanostructure array, related techniques, materials and products
CN110004459B (zh) 一种驱动二氧化碳还原的异质结光阳极及其制备方法和应用
CN105849594A (zh) 三维抗反射纳米锥膜
CN104600129A (zh) 减反射膜及其制备方法以及具有减反射膜的太阳能电池
Qiu et al. Nanobowl optical concentrator for efficient light trapping and high-performance organic photovoltaics
CN113774437B (zh) 一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用
CN107268020B (zh) 一种Ta3N5薄膜的制备方法及Ta3N5薄膜的应用
CN102013340A (zh) 一种染料敏化太阳能电池及其制备方法
CN103107217B (zh) 一种薄膜太阳能电池及其制作方法
CN104928648B (zh) 一种氧化锌光阳极薄膜及其制备方法和应用
CN113774436B (zh) 一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用
KR20130085093A (ko) 태양 전지 구조체를 제공하는 방법 및 이러한 방법에 의해 얻어진 태양 전지
CN113832504B (zh) 一种镍模具及其制备方法和应用、减反射膜及其制备方法和应用
KR20090101395A (ko) 다공성 반사 방지막을 갖는 광기전력소자 및 제조 방법
CN104465111B (zh) 一种染料敏化太阳能电池光阳极的制备方法
Fan et al. Direct Z-scheme CdS-CdS nanorod arrays photoanode: synthesis, characterization and photoelectrochemical performance
KR102156188B1 (ko) 실리콘 나노 피라미드 전극을 구비한 광전기화학 시스템
JP5051511B2 (ja) 色素増感型太陽電池用電極
Yang et al. Alumina Template Assistance in Titania Nanotubes Dye‐Sensitized Solar Cell (TiO2 NT‐DSSC) Device Fabrication
Li et al. Dye-sensitized solar cells with higher J sc by using polyvinylidene fluoride membrane counter electrodes

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant