CN117303745B - 低温制备减反射膜的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池组件技术领域，公开了一种低温制备减反射膜的方法及装置，该方法包括以下步骤：S10、对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光处理；S20、清洗太阳能电池组件的前板玻璃；S30、烘干太阳能电池组件；S40、将减反射膜溶液涂覆在太阳能电池组件的前板玻璃的表面，以形成减反射膜；S50、利用远红外光照射带减反射膜的前板玻璃，将热量集中在前板玻璃上；S60、固化：利用阳极等离子体对减反射膜进行真空等离子体处理。该方法在低温环境下制备减反射膜，适用于在太阳能电池组件上镀膜；通过远红外光照射带减反射膜的前板玻璃以及利用阳极等离子体对减反射膜进行真空等离子体处理，使减反射膜充分固化。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件技术领域，具体涉及低温制备减反射膜的方法及装置。
背景技术
玻璃与空气的折射率不同，造成太阳入射光在玻璃表面发生较高的反射，从而使得透过玻璃基板进入到太阳能电池吸收层的太阳光减少，降低太阳能电池的短路电流密度。在玻璃表面增加单层或多层复合减反射膜（AR膜），可以降低太阳光的反射，提高太阳能电池的电流和光电转换效率。
太阳能电池行业内，目前主要是晶硅电池组件在规模化生产中采用了基于多孔SiO2的减反射膜工艺。该工艺是以溶胶凝胶为前躯体，通过辊涂等方式在玻璃表面形成湿膜；然后，在600℃-700℃的玻璃钢化工艺过程中同时实现减反射膜的固化。固化后的减反射膜具备好的硬度、附着力等性能，能够满足组件户外5年至10年的应用。但此种高温固化的减反射膜工艺仅适合于在太阳能电池组件（包括前板玻璃、晶硅电池片和背板玻璃）的前板玻璃上制造，然后，再将前板玻璃与晶硅电池片通过胶膜粘合、封装；因为太阳能电池组件的成品或半成品组件无法承受高温，因此无法采用此种高温固化的减反射膜工艺。
此外，上述的高温固化的减反射膜工艺同样不适用于薄膜太阳能电池组件。与晶硅电池片不同，薄膜电池是直接沉积在玻璃基板上（即薄膜电池和玻璃基板一体设置）从而形成薄膜太阳能电池组件，由于薄膜电池不能耐高温，因此薄膜太阳能电池组件无法采用高温固化减反射膜工艺；再者，目前的薄膜太阳能电池组件制备过程中，无法避免减反射膜层机械划伤等问题。由于以上限制，薄膜太阳能电池组件产品目前还未大规模采用高温固化的减反射膜工艺。
目前的高温固化的减反射膜的基本寿命通常在5年至10年，远低于太阳能电池组件产品25年以上的寿命。这主要是由于过高的固化温度使得减反射膜层中晶粒尺寸过大、晶界增加，应力过高，以及具备功能作用的有机成分彻底消失，从而使得水汽能够进入减反射膜层及减反射膜/玻璃界面，引起减反射膜的性能衰退。
在低温固化减反射膜研究方面，业界目前主要通过改善减反射膜溶液的配方以降低固化温度，然而，减反射膜产品的最低固化温度仍然需要达到450℃以上。因此，除了减反射膜溶液，固化设备和工艺也亟待改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种低温制备减反射膜的方法及装置，以解决现有技术中的高温固化不适用于太阳能电池组件制备减反射膜和高温固化的减反射膜寿命短的问题。
第一方面，本发明提供了一种低温制备减反射膜的方法，包括以下步骤：
S10、对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光处理；
S20、清洗抛光处理后的太阳能电池组件的前板玻璃；
S30、烘干清洗后的太阳能电池组件；
S40、将减反射膜溶液涂覆在太阳能电池组件的前板玻璃的表面，从而在太阳能电池组件的前板玻璃上形成减反射膜；
S50、利用远红外光照射带减反射膜的前板玻璃，远红外光被前板玻璃吸收且未透过前板玻璃，使得前板玻璃集中热量且表面温度达到200℃-350℃；
S60、在真空环境下利用阳极等离子体发生器产生阳极等离子体对减反射膜进行真空等离子体处理，使得减反射膜发生固化且于固化时带有减反射膜的太阳能电池组件的整体温度低于100℃。
有益效果：本发明提供的低温制备减反射膜的方法，利用远红外光照射烘烤处理带减反射膜的前板玻璃，使得带有减反射膜的太阳能电池组件表面温度在短时间内达到200℃-350℃，此温度（200℃-350℃）远低于现有技术中基于多孔SiO2的减反射膜工艺制备减反射膜所需的600℃-700℃的高温，也远低于现有技术中通过改善减反射膜溶液的配方制备减反射膜所需的450℃以上的高度。相比而言，本发明提供的制备减反射膜的方法是在低温环境下制备减反射膜，适用于在太阳能电池组件（薄膜电池或晶硅电池片）制备完成后进行减反射膜镀膜工艺，不仅降低了能耗和成本，且拓展了减反射膜的应用及市场。
前板玻璃集中热量且表面温度达到200℃-350℃，能够烘干减反射膜中水分，从而形成干膜；在200℃-350℃的温度下，减反射膜中的部分羟基发生缩合反应，起到一定的固化效果；由于远红外光全部被玻璃吸收，无法透过玻璃而达到电池层，使得热量主要集中在前板玻璃上，确保组件整体温度低于100oC，减少了热量向下渗透对电池主体造成的伤害。
在真空环境下，利用阳极等离子体发生器产生等离子体对减反射膜进行真空等离子体处理，阳极离子源具备能量大、高束流的特点（阳极离子源区别于大气等离体，大气等离子体主要是在大气环境下对样品进行加工，功率相对低，工艺气体多采用干空气），适合于大尺寸太阳能电池组件的表面固化处理；阳极等离子体产生的瞬时高能、高温（500℃左右）作用于减反射膜，使得减反射膜中的大部分羟基发生缩合反应，起到充分固化的效果，保证减反射膜自身的高性能，且延长了减反射膜的使用寿命；同时等离子体产生的瞬时高能、高温作用于减反射膜，热量很少向下传导，使得太阳能电池组件的整体温度不超过100℃，保护了电池主体，避免对电池发电性能的破坏。
此外，真空环境有利于减反射膜中水分和有机物的挥发，促进羟基发生缩合反应，加快减反射膜固化，以及减少真空等离子体处理过程中大气环境中的杂质及污染，改善膜质；阳极等离子体采用纯Ar纯O2或Ar/O2，若采用纯O2或Ar/O2，可以促进氧阳极等离子体与减反射膜中有机物反应，降低有机成分，尤其是未水解的醇盐（含Si的醇盐），避免太阳能电池组件后续在户外环境中发生水解并导致减反射膜层性能衰退，因而延长了减反射膜的使用寿命。
通过抛光使得玻璃表面产生足够的表面-OH活性键，改善了玻璃与减反射膜之间的键合。
在一种可选的实施方式中，所述步骤S10中，利用磨盘结合抛光剂对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光处理。
有益效果：利用磨盘结合抛光剂对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光处理，操作简单，抛光效果好。
在一种可选的实施方式中，所述抛光剂包括按照重量百分比计算如下成分：1%-10%Al2O3、40%-80%水、10%-40%玻璃清洗剂和5%-20%悬浮剂。
有益效果：采用1%-10%Al2O3、40%-80%水、10%-40%玻璃清洗剂和5%-20%悬浮剂作为抛光剂，抛光效果好。
在一种可选的实施方式中，利用可浮动的毛毯磨盘充当所述磨盘，所述可浮动的毛毯磨盘的上下浮动量为1mm-5mm。
有益效果：利用可浮动的毛毯磨盘，能够降低太阳能电池组件的不平整度的影响（不平整度≤1mm），避免抛光不均或产生肉眼可见的划痕。
在一种可选的实施方式中，所述步骤S20中，利用喷淋盘刷洗、辊刷刷洗和高压纯水冲洗，对太阳能电池组件的前板玻璃和背板玻璃进行清洗处理；再利用热风刀风干太阳能电池组件。
有益效果：喷淋盘刷洗和辊刷刷洗以及高压纯水冲洗可以同时清洗前板玻璃和背板玻璃，保证了对太阳能电池组件进行充分清洗，为后续工作作准备。
在一种可选的实施方式中，在所述步骤S30中，在温度为60℃-100℃的烘箱中烘烤太阳能电池组件1min-3min，使得太阳能电池组件的温度达到30℃-60℃。
有益效果：在温度为60℃-100℃的烘箱中烘烤太阳能电池组件1min-3min，既保证了太阳能电池组件烘干，也避免了太阳能电池组件温度过高而影响其性能。
在一种可选的实施方式中，在所述步骤S40中，在22℃-25℃的温度以及低于50%的湿度条件下，利用逆向辊涂机涂覆减反射膜溶液在太阳能电池组件的前板玻璃的表面。
有益效果：在22℃-25℃的温度以及低于50%的湿度条件下，利用逆向辊涂机涂覆减反射膜溶液在太阳能电池组件的前板玻璃的表面，保证了辊涂后的膜层稳定性，便于后续加工。
在一种可选的实施方式中，在所述步骤S50中，利用光谱分布波长≥6um的远红外光照射带减反射膜的前板玻璃30s-300s，使太阳能电池组件的前板玻璃的表面温度达到200℃-350℃。
有益效果：利用光谱分布波长≥6um的远红外光短时（30s-300s）内照射减反射膜的前板玻璃，即可使得太阳能电池组件的前板玻璃的表面温度达到200℃-350℃，起到烘干减反射膜，促进部分羟基发生缩合反应的作用。由于远红外光全部被玻璃吸收，无法透过玻璃而达到电池层，热量和温度主要集中在前板玻璃上，减少了热量向下渗透。
在一种可选的实施方式中，在所述步骤S50中，在利用远红外光照射带减反射膜的前板玻璃的同时和之后，利用冷却水平台或冷风对带有减反射膜的太阳能电池组件的背板玻璃进行冷却处理。
有益效果：通过冷却水平台或冷风对带有减反射膜的太阳能电池组件作进一步冷却处理，减少前板玻璃上的温度通过热传导的方式向下传递到下方的电池主体和背板玻璃中，从而使得电池主体温度在100℃以下，避免高温对电池主体造成破坏。此外，采用冷却水平台或风冷，方便实用。
在一种可选的实施方式中，所述冷却处理后的背板玻璃表面温度为50℃-100℃。
有益效果：冷却后的背板表面温度为50℃-100℃，既保证了对太阳能电池组件的冷却效果，也避免了背板玻璃与前板玻璃之间的温差大，对电池主体造成影响。
在一种可选的实施方式中，在所述步骤S60中，所述阳极等离子体发生器的功率为100w-10kw，所述真空等离子体处理持续2-5次，每次所述等离子处理时间为10s-20s。
有益效果：通过设定等阳极层离子发生器的功率，真空等离子体处理产生瞬间500℃左右的高温，同时设定真空等离子体处理的处理时长和真空等离子体处理的处理次数，从而保证带有减反射膜的太阳能电池组件的整体温度低于100℃。
第二方面，本发明还提供了一种低温制备减反射膜的装置，包括依次设置的以下机构：
抛光机构，用以对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光；
清洗机构，用以对抛光后的太阳能电池组件的前板玻璃进行清洗；
烘干机构，用以对清洗后的太阳能电池组件的前板玻璃进行干燥处理；
辊涂机构，用以将减反射膜溶液涂覆在太阳能电池组件的前板玻璃上而形成减反射膜；
烘烤机构，用以以远红外光照射带减反射膜的前板玻璃上；
固化机构，包括阳极等离子体发生器，所述阳极等离子体发生器用以在真空环境下对减反射膜进行真空等离子体处理。
通过抛光使得玻璃表面产生足够的表面-OH活性键，改善了玻璃与减反射膜之间的键合。
在一种可选的实施方式中，所述抛光机构包括桁架式机械臂、气缸、磨盘以及压力计，所述气缸的缸体与所述桁架式机械臂滑动连接，所述气缸的伸缩杆与所述磨盘固定连接，所述磨盘上设置有抛光剂出液口，所述压力计设置于所述气缸上，用以检测所述气缸出力的大小。
有益效果：气缸带动磨盘转动从而对前板玻璃进行抛光处理，压力计自动气缸输出力，从而调整磨盘的上下浮动，能够降低太阳能电池组件不平整度的影响（不平整度≤1mm），避免抛光不均或产生肉眼可见的划痕。
在一种可选的实施方式中，磨盘包括毛毯磨盘。
有益效果：毛毯磨盘具有弹性与气缸和压力计配合，可以进一步降低太阳能电池组件不平整度的影响（不平整度≤1mm），避免抛光不均或产生肉眼可见的划痕。
在一种可选的实施方式中，所述烘烤机构包括承载平台和用以提供所述远红外光的远红外灯，所述远红外灯设置于所述承载平台的上方设定距离处。
有益效果：通过远红外灯发射远红外光短时间（30s-300s）内照射减反射膜的前板玻璃，即可使得太阳能电池组件的前板玻璃的表面温度达到200℃-350℃，起到烘干减反射膜的作用。由于远红外光主要被玻璃吸收，无法透过玻璃而达到电池层，热量和温度主要集中在前板玻璃上，减少了热量向下渗透，保护了电池主体。
在一种可选的实施方式中，所述远红外灯间隔设置有多个，且多个所述远红外灯所述照射的范围覆盖太阳能电池组件的前板玻璃表面。
有益效果：远红外灯间隔设置有多个，可以保证光的分布均匀性。
在一种可选的实施方式中，所述远红外灯的上方设置有反光罩。
有益效果：采用反光罩可以提高光线利用率。
在一种可选的实施方式中，所述承载平台包括冷却水平台或风冷平台。
有益效果：通过冷却水平台或风冷平台对带有减反射膜的太阳能电池组件作进一步冷却处理，减少前板玻璃上的温度通过热传导的方式向下传递到下方的电池主体和背板玻璃中，从而与远红外灯配合使得电池主体温度在100℃以下，避免高温对电池主体造成破坏。
在一种可选的实施方式中，所述固化机构包括依次设置的进片腔、阳极腔和出片腔，所述阳极腔分别与所述进片腔和出片腔采用阀门连接，所述阳极腔与真空系统连接，且所述阳极腔内设置有所述阳极等离子体发生器，所述进片腔和所述出片腔均分别连接真空系统和充气系统。
有益效果：首先，阳极腔产生真空环境，为阳极等离子体发生器工作做准备；进片腔产生真空，太阳能电池组件通过打开的阀门由进片腔进入至阳极腔中；太阳能电池组件逐渐在阳极腔中进行固化处理；出片腔产生真空，太阳能电池组件通过打开的阀门由阳极腔进入至出片腔。
在一种可选的实施方式中，所述进片腔、阳极腔和出片腔内分别设置有用以输送太阳能电池组件的输送机构。
有益效果：通过输送机构方便于太阳能电池组件的输送。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例的一种低温制备减反射膜的方法的流程图；
图2为本发明实施例的一种低温制备减反射膜的装置的结构示意图；
图3为本发明实施例的抛光机构的结构示意图；
图4为本发明实施例的烘烤机构的结构示意图；
图5为本发明实施例的固化机构的结构示意图。
附图标记说明：10、抛光机构；11、气缸；12、磨盘；13、桁架式机械臂；20、清洗机构；30、烘干机构；40、辊涂机构；50、烘烤机构；51、承载平台；52、远红外灯；53、反光罩；60、固化机构；61、进片腔；62、阳极腔；63、出片腔；64、输送机构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图5，描述本发明的实施例。
根据本发明的实施例，一方面，提供了一种低温制备减反射膜的方法，包括以下步骤：
S10、对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光处理；
S20、清洗抛光处理后的太阳能电池组件的前板玻璃；
S30、烘干清洗后的太阳能电池组件；
S40、将减反射膜溶液涂覆在太阳能电池组件的前板玻璃的表面，从而在太阳能电池组件的前板玻璃上形成减反射膜；
S50、利用远红外光照射带减反射膜的前板玻璃，远红外光被前板玻璃吸收且未透过前板玻璃，使得前板玻璃集中热量且表面温度达到200℃-350℃；
S60、在真空环境下利用阳极等离子体发生器产生阳极等离子体对减反射膜进行真空等离子体处理，使得减反射膜发生固化且于固化时带有减反射膜的太阳能电池组件的整体温度低于100℃。
本实施例提供的低温制备减反射膜的方法，利用远红外光照射烘烤处理带减反射膜的前板玻璃，使得带有减反射膜的太阳能电池组件表面温度在短时间内达到200℃-350℃，此温度（200℃-350℃）远低于现有技术中基于多孔SiO2的减反射膜工艺制备减反射膜所需的600℃-700℃的高温，也远低于现有技术中通过改善减反射膜溶液的配方制备减反射膜所需的450℃以上的高度。相比而言，本发明提供的制备减反射膜的方法是在低温环境下制备减反射膜，适用于在太阳能电池组件（薄膜电池或晶硅电池片）制备完成后进行减反射膜镀膜工艺，不仅降低了能耗和成本，且拓展了减反射膜的应用及市场。
前板玻璃集中热量且表面温度达到200℃-350℃，能够烘干减反射膜中水分，从而形成干膜；在200℃-350℃的温度下，减反射膜中的部分羟基发生缩合反应，起到一定的固化效果；由于远红外光全部被玻璃吸收，无法透过玻璃而达到电池层，使得热量主要集中在前板玻璃上，确保组件整体温度低于100oC，减少了热量向下渗透对电池主体造成的伤害。
在真空环境下，利用阳极等离子体发生器产生等离子体对减反射膜进行真空等离子体处理，阳极离子源具备能量大、高束流的特点（大气等离子体主要是在大气环境下对样品进行加工，功率相对低，工艺气体多采用干空气），适合于大尺寸太阳能电池组件的表面固化处理；阳极等离子体产生的瞬时高能、高温（500℃左右）作用于减反射膜，使得减反射膜中的大部分羟基发生缩合反应，起到充分固化的效果，保证减反射膜自身的高性能，且延长了减反射膜的使用寿命；同时等离子体产生的瞬时高能、高温作用于减反射膜，热量很少向下传导，使得太阳能电池组件的整体温度不超过100℃，保护了电池主体，避免对电池发电性能的破坏。
此外，真空环境有利于减反射膜中水分和有机物的挥发，促进羟基发生缩合反应，加快减反射膜固化，以及减少真空等离子体处理过程中大气环境中的杂质及污染，改善膜质；阳极等离子体采用纯Ar纯O2或Ar/O2，若采用纯O2或Ar/O2，可以促进氧阳极等离子体与减反射膜中有机物反应，降低有机成分，尤其是未水解的醇盐（含Si的醇盐），避免太阳能电池组件后续在户外环境中发生水解并导致减反射膜层性能衰退，因而延长了减反射膜的使用寿命。
通过抛光使得玻璃表面产生足够的表面-OH活性键，改善了玻璃与减反射膜之间的键合。
通过以上方法所制备的带有减发射膜的太阳能电池组件，光线性能、膜层牢度、耐候性均得到改善，高于行业标准，具体如以下表一所示：
表一
在一个实施例中，步骤S10中，利用磨盘12结合抛光剂对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光处理。
利用磨盘12结合抛光剂对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光处理，操作简单，抛光效果好。
在一个实施例中，抛光剂包括按照重量百分比计算如下成分：1%-10% Al2O3、40%-80%水、10%-40%玻璃清洗剂和5%-20%悬浮剂；Al2O3的粒径为0.5-3.0um。
采用1%-10%Al2O3、40%-80%水、10%-40%玻璃清洗剂和5%-20%悬浮剂作为抛光剂，抛光效果好。
在一个实施例中，利用可浮动的毛毯磨盘充当磨盘12，可浮动的毛毯磨盘的上下浮动量为1mm-5mm。
利用可浮动的毛毯磨盘，能够降低太阳能电池组件的不平整度的影响（不平整度≤1mm），避免抛光不均或产生肉眼可见的划痕。
具体地，毛毯磨盘的直径为Φ150mm-Φ200mm，转速为1000rpm-1500rpm，单位面积抛光时间为20s-50s。
在一个实施例中，步骤S20中，利用喷淋盘刷洗、辊刷刷洗以及高压水冲洗，对太阳能电池组件的前板玻璃和背板玻璃进行清洗处理；再利用热风风刀风干太阳能电池组件。
喷淋盘刷洗和辊刷洗喷可以同时清洗前板玻璃和背板玻璃，保证了对太阳能电池组件进行充分清洗，为后续工作作准备。
在一个实施例中，在步骤S30中，在温度为60℃-100℃的烘箱中烘烤太阳能电池组件1min-3min，使得太阳能电池组件的温度达到30℃-60℃。
在温度为60℃-100℃的烘箱中烘烤太阳能电池组件1min-3min，既保证了太阳能电池组件烘干，也避免了太阳能电池组件温度过高而影响其性能。
在一个实施例中，在步骤S40中，在22℃-25℃的温度以及低于50%的湿度条件下，利用逆向辊涂机涂覆减反射膜溶液在太阳能电池组件的前板玻璃的表面。具体地，减反射膜的涂覆厚度可达到100nm-150nm。
在22℃-25℃的温度以及低于50%的湿度条件下，利用逆向辊涂机涂覆减反射膜溶液在太阳能电池组件的前板玻璃的表面，保证了辊涂后的膜层稳定性，便于后续加工。
在一个实施例中，在步骤S50中，利用光谱分布波长≥6um的远红外光照射带减反射膜的前板玻璃30s-300s，从而使太阳能电池组件的前板玻璃的表面温度达到200℃-350℃。
利用光谱分布波长≥6um的远红外光短时（30s-300s）内照射减反射膜的前板玻璃，即可使得太阳能电池组件的前板玻璃的表面温度达到200℃-350℃，起到烘干减反射膜的作用。由于远红外光主要被玻璃吸收，无法透过玻璃而达到电池层，热量和温度主要集中在前板玻璃上，减少了热量向下渗透。
在一个实施例中，在步骤S50中，在利用远红外光照射带减反射膜的前板玻璃的同时和之后，利用冷却水平台或冷风对带有减反射膜的太阳能电池组件的背板玻璃进行冷却处理。
通过冷却水平台对带有减反射膜的太阳能电池组件作进一步冷却处理，减少前板玻璃上的温度通过热传导的方式向下传递到下方的电池主体和背板玻璃中，从而与远红外灯共同配合使得电池主体温度在100℃以下，避免高温对电池主体造成破坏。此外，采用冷却水平台或风冷，方便实用。
在一个实施例中，冷却处理后的背板温度为50℃-100℃。冷却处理既保证了对太阳能电池组件的冷却效果，也避免了前板玻璃和背板玻璃之间的温差大，对电池主体造成影响。
在一个实施例中，在步骤S60中，阳极等离子体发生器的功率为100w-10kw，所述真空等离子体处理持续2-5次，每次等离子处理时间为10s-20s。
通过设定等离子发生器的功率，真空等离子体处理产生瞬间500℃左右的高温，同时设定真空等离子体处理的处理时长和真空等离子体处理的处理次数，从而使得带有减反射膜的太阳能电池组件的整体温度低于100℃。
在步骤S60中，真空环境下的气压为0.1Pa-1Pa；阳极等离子体采用纯Ar或纯O2或Ar/O2，若采用阳极等离子体采用Ar/O2，O2含量为1%-30%。采用纯O2或Ar/O2，可以促进氧阳极等离子体与减反射膜中有机物反应，降低有机成分，尤其是未水解的醇盐（含Si的醇盐），避免太阳能电池组件后续在户外环境中发生水解并导致减反射膜层性能衰退，因而延长了减反射膜的使用寿命。
如图2所示，根据本发明的实施例，另一方面，还提供了一种低温制备减反射膜的装置，包括依次设置的以下机构：
抛光机构10，用以对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光；
清洗机构20，用以对抛光后的太阳能电池组件的前板玻璃进行清洗；
烘干机构30，用以对清洗后的太阳能电池组件的前板玻璃进行干燥处理；
辊涂机构40，用以将减反射膜溶液涂覆在太阳能电池组件的前板玻璃上而形成减反射膜；
烘烤机构50，用以以远红外光照射带减反射膜的前板玻璃上；
固化机构60，包括阳极等离子体发生器，阳极等离子体发生器用以在真空环境下对减反射膜进行真空等离子体处理。
需要说明的是：图2中箭头方向为太阳能电池组件流动方向，即从抛光机构10流至固化机构60，太阳能电池组件依次经过上述六个机构进行相应的处理，从而完成减反射膜制备。
本实施例提供的低温制备减反射膜的装置，通过烘烤机构50产生的远红外光照射带减反射膜的前板玻璃，使得带有减反射膜的太阳能电池组件表面温度在短时间内达到200℃-350℃，此温度（200℃-350℃）远低于相关技术中基于多孔SiO2的减反射膜工艺制备减反射膜所需的600℃-700℃的高温，也远低于相关技术中通过改善减反射膜溶液的配方制备减反射膜所需的450℃以上的高度。相比而言，本实施例提供的低温制备减反射膜的方法是在低温环境下制备减反射膜，适用于在太阳能电池组件（薄膜电池或晶硅电池片）制备完成后进行减反射膜镀膜工艺，不仅降低了能耗和成本，且拓展了减反射膜的应用及市场。
前板玻璃集中热量且表面温度达到200℃-350℃，能够烘干减反射膜中水分，从而形成干膜；在200℃-350℃的温度下，减反射膜中的部分羟基发生缩合反应，起到一定的固化效果；由于远红外光全部被玻璃吸收，无法透过玻璃而达到电池层，使得热量主要集中在前板玻璃上，确保组件整体温度低于100oC，减少了热量向下渗透对电池主体造成的伤害。
在真空环境下，利用阳极等离子体发生器产生等离子体对减反射膜进行真空等离子体处理，阳极离子源具备能量大、高束流的特点（大气等离子体主要是在大气环境下对样品进行加工，功率相对低，工艺气体多采用干空气），适合于大尺寸太阳能电池组件的表面固化处理；阳极等离子体产生的瞬时高能、高温（500℃左右）作用于减反射膜，使得减反射膜中的大部分羟基发生缩合反应，起到充分固化的效果，保证减反射膜自身的高性能，且延长了减反射膜的使用寿命；同时等离子体产生的瞬时高能、高温作用于减反射膜，热量很少向下传导，使得太阳能电池组件的整体温度不超过100℃，保护了电池主体，避免对电池发电性能的破坏。
此外，真空环境有利于减反射膜中水分和有机物的挥发，促进羟基发生缩合反应，加快减反射膜固化，以及减少真空等离子体处理过程中大气环境中的杂质及污染，改善膜质；阳极等离子体采用Ar，Ar中引入O2，其中，O2含量为1%-30%，可以促进氧阳极等离子体与减反射膜中有机物反应，降低有机成分，尤其是未水解的醇盐（含Si的醇盐），避免太阳能电池组件后续在户外环境中发生水解并导致减反射膜层性能衰退，因而延长了减反射膜的使用寿命。
通过抛光机构10抛光使得玻璃表面产生足够的表面-OH活性键，改善了玻璃与减反射膜之间的键合。
如图3所示，在一个实施例中，抛光机构10包括桁架式机械臂13、气缸11、磨盘12以及压力计，气缸11的缸体与桁架式机械臂13滑动连接，且气缸11沿着桁架式机械臂13水平往复移动的方向垂直于太阳能电池组件的流动方向，气缸11的伸缩杆与磨盘12固定连接，磨盘12上设置有抛光剂出液口，压力计设置于气缸11上，用以检测气缸11出力的大小。
气缸11带动磨盘12转动，从而对前板玻璃进行抛光处理，桁架式机械臂13带动气缸11和磨盘12往复移动，从而对前板玻璃的每处进行抛光，压力计自动气缸11输出力，从而调整磨盘12的上下浮动，能够降低太阳能电池组件不平整度的影响（不平整度≤1mm），避免抛光不均或产生肉眼可见的划痕。
在一个实施例中，磨盘12包括毛毯磨盘。毛毯磨盘具有弹性并与气缸11和压力计配合，可以进一步降低太阳能电池组件不平整度的影响（不平整度≤1mm），避免抛光不均或产生肉眼可见的划痕。
在一个实施例中，清洗机构20包括喷淋盘、辊刷、高压水枪和热风风刀，首先通过喷淋盘、辊刷、高压水枪对太阳能电池组件的前板玻璃和背板玻璃进行清洗处理；再利用热风风刀风干太阳能电池组件。
如图4所示，在一个实施例中，烘烤机构50包括承载平台51和用以提供远红外光的远红外灯52，远红外灯52设置于承载平台51的上方设定距离处。太阳能电池组件放置于承载平台51接受远红外光的照射。
通过远红外灯52（光谱分布波长≥6um）发射远红外光短时间（30s-300s）内照射减反射膜的前板玻璃，即可使得太阳能电池组件的前板玻璃的表面温度达到200℃-350℃，起到烘干减反射膜的作用。由于远红外光主要被玻璃吸收，无法透过玻璃而达到电池层，热量和温度主要集中在前板玻璃上，减少了热量向下渗透，太阳能电池组件的背板玻璃的表面温度为50℃-100℃，远低于太阳能电池组件的前板玻璃的表面温度。
在一个实施例中，远红外灯52间隔设置有多个，且多个远红外灯52照射的范围覆盖太阳能电池组件的前板玻璃表面。远红外灯52间隔设置有多个，可以保证光的分布均匀性。
在一个实施例中，远红外灯52的上方设置有反光罩53。采用反光罩53可以提高光线利用率。
在一个实施例中，承载平台51包括冷却水平台或风冷平台。冷却水平台可以在台面的下方设置水冷管道，水冷管道中通入冷却水；风冷平台采用冷风降温。通过冷却水平台或风冷平台对带有减反射膜的太阳能电池组件作进一步冷却处理，减少前板玻璃上的温度通过热传导的方式向下传递到下方的电池主体和背板玻璃中，从而与远红外灯共同配合使得电池主体温度在100℃以下，避免高温对电池主体造成破坏。
如图5所示，在一个实施例中，固化机构60包括依次设置的进片腔61、阳极腔62和出片腔63，阳极腔62分别与进片腔61和出片腔63采用阀门连接，阳极腔62与真空系统连接，且阳极腔62内设置有阳极等离子体发生器，进片腔61分别连接真空系统和充气系统，出片腔63分别连接真空系统和充气系统。进片腔61和出片腔63均分别配备真空系统和充气系统，保证在真空和大气环境下的自由切换。
固化机构60工作过程如下：首先，阳极腔62产生真空环境，为阳极等离子体发生器工作作准备；进片腔61产生真空，太阳能电池组件通过打开的阀门由进片腔61进入至阳极腔62中；阀门关闭，太阳能电池组件逐渐在阳极腔62中进行固化处理；出片腔63产生真空，太阳能电池组件通过打开的阀门由阳极腔62进入至出片腔。
在一个实施例中，进片腔61、阳极腔62和出片腔63内分别设置有用以输送太阳能电池组件的输送机构。通过输送机构64方便于太阳能电池组件的输送。输送机构64可以采用输送辊轴、输送带等。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (13)
1.一种低温制备减反射膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光处理；
S20、清洗抛光处理后的太阳能电池组件的前板玻璃；
S30、烘干清洗后的太阳能电池组件；
S40、将减反射膜溶液涂覆在太阳能电池组件的前板玻璃的表面，从而在太阳能电池组件的前板玻璃上形成减反射膜；
S50、利用远红外光照射带减反射膜的前板玻璃，远红外光被前板玻璃吸收且未透过前板玻璃，使得前板玻璃集中热量且表面温度达到200℃-350℃，使减反射膜发生固化；在利用远红外光照射带减反射膜的前板玻璃的同时和之后，利用冷却水平台或冷风对带有减反射膜的太阳能电池组件的背板玻璃进行冷却处理，所述冷却处理后的背板玻璃温度为50℃-100℃；
S60、在真空环境下利用阳极等离子体发生器产生阳极等离子体对减反射膜进行真空等离子体处理，使得减反射膜进一步发生固化且于固化时带有减反射膜的太阳能电池组件的整体温度低于100℃；阳极等离子体采用纯O2或Ar/ O2，所述阳极等离子体发生器采用阳极离子源，所述阳极等离子体发生器的功率为100w-10kw，所述真空等离子体处理持续2-5次，每次所述等离子处理时间为10s-20s。
2.根据权利要求1所述的低温制备减反射膜的方法，其特征在于，所述步骤S10中，利用磨盘（12）结合抛光剂对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光处理。
3.根据权利要求2所述的低温制备减反射膜的方法，其特征在于，所述抛光剂包括按照重量百分比计算的如下成分：1%-10%Al2O3、40%-80%水、10%-40%玻璃清洗剂和5%-20%悬浮剂；和/或，利用可浮动的毛毯磨盘充当所述磨盘（12），所述可浮动的毛毯磨盘的上下浮动量为1mm-5mm。
4.根据权利要求1所述的低温制备减反射膜的方法，其特征在于，所述步骤S20中，利用喷淋盘刷洗、辊刷刷洗以及高压水冲洗，对太阳能电池组件的前板玻璃和背板玻璃进行清洗处理；再利用热风刀风干太阳能电池组件；
和/或，在所述步骤S30中，在温度为60℃-100℃的烘箱中烘烤太阳能电池组件1min-3min，使得太阳能电池组件的温度达到30℃-60℃；
和/或，在所述步骤S40中，在22℃-25℃的温度以及低于50%的湿度条件下，利用逆向辊涂机涂覆减反射膜溶液在太阳能电池组件的前板玻璃的表面。
5.根据权利要求1所述的低温制备减反射膜的方法，其特征在于，在所述步骤S50中，利用光谱分布波长≥6um的远红外光照射带减反射膜的前板玻璃30s-300s，使得太阳能电池组件的前板玻璃的表面温度达到200℃-350℃。
6.一种低温制备减反射膜的装置，其特征在于，包括依次设置的以下机构：
抛光机构（10），用以对太阳能电池组件的前板玻璃的表面进行抛光；
清洗机构（20），用以对抛光后的太阳能电池组件的前板玻璃进行清洗；
烘干机构（30），用以对清洗后的太阳能电池组件的前板玻璃进行干燥处理；
辊涂机构（40），用以将减反射膜溶液涂覆在太阳能电池组件的前板玻璃上而形成减反射膜；
烘烤机构（50），用以以远红外光照射带减反射膜的前板玻璃；远红外光被前板玻璃吸收且未透过前板玻璃，使得前板玻璃集中热量且表面温度达到200℃-350℃，使减反射膜发生固化；在利用远红外光照射带减反射膜的前板玻璃的同时和之后，利用冷却水平台或冷风对带有减反射膜的太阳能电池组件的背板玻璃进行冷却处理，所述冷却处理后的背板玻璃温度为50℃-100℃；
固化机构（60），包括阳极等离子体发生器，所述阳极等离子体发生器用以在真空环境下对减反射膜进行真空等离子体处理，使得减反射膜进一步发生固化且于固化时带有减反射膜的太阳能电池组件的整体温度低于100℃；阳极等离子体采用纯O2或Ar/ O2，所述阳极等离子体发生器采用阳极离子源，所述阳极等离子体发生器的功率为100w-10kw，所述真空等离子体处理持续2-5次，每次所述等离子处理时间为10s-20s。
7.根据权利要求6所述的低温制备减反射膜的装置，其特征在于，所述抛光机构（10）包括桁架式机械臂（13）、气缸（11）、磨盘（12）以及压力计，所述气缸（11）的缸体与所述桁架式机械臂（13）滑动连接，所述气缸（11）的伸缩杆与所述磨盘（12）固定连接，所述磨盘（12）上设置有抛光剂出液口，所述压力计设置于所述气缸（11）上，用以检测所述气缸（11）出力的大小。
8.根据权利要求6所述的低温制备减反射膜的装置，其特征在于，所述烘烤机构（50）包括承载平台（51）和用以提供所述远红外光的远红外灯（52），所述远红外灯（52）设置于所述承载平台（51）的上方设定距离处。
9.根据权利要求8所述的低温制备减反射膜的装置，其特征在于，所述远红外灯（52）间隔设置有多个，且多个所述远红外灯（52）所照射的范围覆盖太阳能电池组件的前板玻璃表面。
10.根据权利要求8所述的低温制备减反射膜的装置，其特征在于，所述远红外灯（52）的上方设置有反光罩（53）。
11.根据权利要求8所述的低温制备减反射膜的装置，其特征在于，所述承载平台（51）包括冷却水平台或风冷平台。
12.根据权利要求6所述的低温制备减反射膜的装置，其特征在于，所述固化机构（60）包括依次设置的进片腔（61）、阳极腔（62）和出片腔（63），所述阳极腔（62）分别与所述进片腔（61）和出片腔（63）采用阀门连接，所述阳极腔（62）与真空系统连接，且所述阳极腔（62）内设置有所述阳极等离子体发生器，所述进片腔（61）和所述出片腔（63）均分别连接真空系统和充气系统。
13.根据权利要求12所述的低温制备减反射膜的装置，其特征在于，所述进片腔（61）、阳极腔（62）和出片腔（63）内分别设置有用以输送太阳能电池组件的输送机构（64）。
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| CN115925276A (zh) * | 2023-01-16 | 2023-04-07 | 江西沃格光电股份有限公司 | 镀膜玻璃及其制备方法与应用 |
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| CN117303745A (zh) | 2023-12-29 |
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