CN118248791A - 一种光伏板双层减反膜的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光伏板双层减反膜的制备工艺，涉及双层减反膜领域。该基于一种光伏板双层减反膜的制备工艺，包括，S1、准备硅基材料，如二氧化硅和氮化硅，二氧化硅使用溶胶‑凝胶法、氮化硅化学气相沉积法进行合成，S2、设计每层膜的最佳厚度：二氧化硅为100nm，氮化硅为50nm，以实现最低反射率，使用等离子体清洗机处理光伏板，操作时间约30分钟，去除表面的有机残留物和提高表面能量，以增强膜层的附着力。通过精心设计的双层减反膜，以及对每层膜厚度的精确控制，实现了在广泛的波长范围内最低的反射率，采用自组装单分子层技术引入的硅氧烷基过渡层有效改善了二氧化硅和氮化硅之间的兼容性，减少了界面反射。
Description
技术领域
本发明涉及双层减反膜技术领域，具体为一种光伏板双层减反膜的制备工艺。
背景技术
一种光伏板双层减反膜的制备工艺主要通过以下两个阶段进行：
制备阶段：表面清洁：首先，对光伏板的表面进行彻底的清洁，去除所有的尘埃、油渍和其他可能影响膜层附着的杂质。这一步骤是至关重要的，因为任何残留物都可能导致减反膜附着不均匀，影响最终的光学性能。
底层减反膜的沉积：通过化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)技术，在清洁的光伏板表面沉积第一层减反膜。这层通常选择具有较低折射率的材料，如二氧化硅(二氧化硅)，以减少光的表面反射。顶层减反膜的沉积：在底层减反膜上沉积第二层减反膜，通常选择具有较高折射率的材料，如氮化硅(氮化硅)，通过物理气相沉积(PVD)技术实现。这种双层结构可以进一步增强减反效果，优化光伏板对太阳光的吸收。
这种双层减反膜的制备工艺涉及多步骤的精细处理，尽管双层减反膜可以提供优异的光学性能，但这种结构的稳定性和耐久性仍然是挑战。不同材料的热膨胀系数可能导致界面处的应力，长时间暴露在户外环境中可能导致膜层剥离或开裂，影响光伏板的长期效能。此外，这些膜层可能对环境中的湿度和污染物敏感，进一步降低了光伏板的可靠性和寿命。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种光伏板双层减反膜的制备工艺，解决了稳定性和耐久性的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种光伏板双层减反膜的制备工艺，包括：
S1、准备硅基材料，如二氧化硅和氮化硅，二氧化硅使用溶胶-凝胶法、氮化硅化学气相沉积法进行合成；
S2、设计每层膜的最佳厚度：二氧化硅为100nm，氮化硅为50nm，以实现最低反射率，使用等离子体清洗机处理光伏板，操作时间约30分钟，去除表面的有机残留物和提高表面能量，以增强膜层的附着力；
S3、通过旋转涂覆技术，将二氧化硅溶胶均匀涂覆于光伏板表面，旋转速度为2000rpm，持续时间为30秒，随后进行热处理，以固化二氧化硅膜层；
S4、通过低压化学气相沉积技术，在二氧化硅膜层上沉积氮化硅，沉积温度为800℃，氨气和硅烷作为前驱体，沉积时间为2小时，以形成约50nm的氮化硅膜层；
S5、采用自组装单分子层技术在二氧化硅和氮化硅之间引入硅氧烷基过渡层，处理时间约1小时，以改善两种材料之间的兼容性和减少界面反射；
S6、对完成沉积的光伏板进行最终热处理，温度为500℃，持续2小时，以进一步提升膜层的结晶度和附着强度；
S7、使用分光光度计测试完成的光伏板，测量范围为300-1100nm波长，测试透过率和反射率，以评估膜层性能；
S8、进行加速老化测试和化学稳定性测试。
优选的，S1中所述合成温度分别为200-300℃、400-500℃，反应时间1-2小时，以获得高纯度的材料。
优选的，S3中所述热处理温度为450℃，持续时间为1小时。
优选的，S4中所述低压化学气相沉积过程中，采用脉冲化学气相沉积技术，以提高氮化硅膜层的质量和均匀性，脉冲周期为10秒，交替注入氨气和硅烷。
优选的，S5中所述自组装单分子层技术后，额外施加一层超薄的防水防氧层，如氧化铝，通过原子层沉积法，厚度约为10nm，以进一步提升膜层的环境稳定性。
优选的，S7中所述分光光度计测试之前，采用激光散射仪进行膜层表面粗糙度测量，确保膜层的表面质量满足光学应用的要求，表面粗糙度不超过5nm。
优选的，S8中所述加速老化测试和化学稳定性测试前，对光伏板进行边缘密封处理，使用环氧树脂或其他适合的密封材料，以防止测试过程中的液体渗透，保护膜层不受损害。
优选的，S8中所述加速老化测试为暴露于UV光和高温高湿环境中，持续时间为500小时，所述化学稳定性测试为浸泡在pH值为3和11的溶液中，持续时间为48小时。
(三)有益效果
本发明提供了一种光伏板双层减反膜的制备工艺。具备以下有益效果：
通过精心设计的双层减反膜，以及对每层膜厚度的精确控制，实现了在广泛的波长范围内最低的反射率，采用自组装单分子层技术引入的硅氧烷基过渡层有效改善了二氧化硅和氮化硅之间的兼容性，减少了界面反射，进一步提升了膜层的光学性能，通过在减反膜上额外施加一层超薄的防水防氧层，以及采用边缘密封处理，显著增强了膜层的环境稳定性，包括耐UV老化、耐高温高湿以及耐化学腐蚀性，确保了光伏板在恶劣环境下的长期稳定运行，采用溶胶-凝胶法和低压化学气相沉积技术，结合脉冲化学气相沉积技术，不仅确保了材料的高纯度和膜层的均匀性，还通过精确控制合成温度和反应时间，优化了膜层的质量，在完成膜层制备后，通过使用分光光度计和激光散射仪对膜层的光学性能和表面粗糙度进行全面测试，确保每一步工艺的优化都能符合光学应用的高标准要求，虽然本技术方案采用了多项高精尖技术，但通过优化工艺流程和材料选择，兼顾了生产效率和成本控制，使得该减反膜制备工艺既高效又经济，适合大规模生产应用。
具体实施方式
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通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。
实施例一：
本发明实施例提供一种光伏板双层减反膜的制备工艺，包括，S1、准备硅基材料，如二氧化硅和氮化硅，二氧化硅使用溶胶-凝胶法、氮化硅化学气相沉积法进行合成，S1中合成温度分别为200℃、400℃，反应时间2小时，以获得高纯度的材料，选择较低的温度，较低的合成温度可能导致反应速率较慢，需要更长的时间才能完成材料的合成，低温条件有利于控制反应的选择性，减少副反应的产生，从而提高了所得产物的纯度，然而，较低的温度可能会影响反应的产率，需要更长的反应时间才能达到所需的产量，此外，低温条件使得反应系统对反应物的扩散受到限制，需要更多的能量才能克服扩散的阻力。
S2、设计每层膜的最佳厚度：二氧化硅为100nm，氮化硅为50nm，以实现最低反射率，使用等离子体清洗机处理光伏板，操作时间约30分钟，去除表面的有机残留物和提高表面能量，以增强膜层的附着力。
S3、通过旋转涂覆技术，将二氧化硅溶胶均匀涂覆于光伏板表面，旋转速度为2000rpm，持续时间为30秒，随后进行热处理，以固化二氧化硅膜层，S3中热处理温度为450℃，持续时间为1小时。
S4、通过低压化学气相沉积技术，在二氧化硅膜层上沉积氮化硅，沉积温度为800℃，氨气和硅烷作为前驱体，沉积时间为2小时，以形成约50nm的氮化硅膜层，S4中低压化学气相沉积过程中，采用脉冲化学气相沉积技术，以提高氮化硅膜层的质量和均匀性，脉冲周期为10秒，交替注入氨气和硅烷。
S5、采用自组装单分子层技术在二氧化硅和氮化硅之间引入硅氧烷基过渡层，处理时间约1小时，以改善两种材料之间的兼容性和减少界面反射，S5中自组装单分子层技术后，额外施加一层超薄的防水防氧层，如氧化铝，通过原子层沉积法，厚度约为10nm，以进一步提升膜层的环境稳定性。
S6、对完成沉积的光伏板进行最终热处理，温度为500℃，持续2小时，以进一步提升膜层的结晶度和附着强度。
S7、使用分光光度计测试完成的光伏板，测量范围为300-1100nm波长，测试透过率和反射率，以评估膜层性能，S7中分光光度计测试之前，采用激光散射仪进行膜层表面粗糙度测量，确保膜层的表面质量满足光学应用的要求，表面粗糙度不超过5nm。
S8、进行加速老化测试和化学稳定性测试，S8中加速老化测试和化学稳定性测试前，对光伏板进行边缘密封处理，使用环氧树脂或其他适合的密封材料，以防止测试过程中的液体渗透，保护膜层不受损害，S8中加速老化测试为暴露于UV光和高温高湿环境中，持续时间为500小时，化学稳定性测试为浸泡在pH值为3和11的溶液中，持续时间为48小时。
实施例二：
本发明实施例提供一种光伏板双层减反膜的制备工艺，包括，S1、准备硅基材料，如二氧化硅和氮化硅，二氧化硅使用溶胶-凝胶法、氮化硅化学气相沉积法进行合成，S1中合成温度分别为300℃、500℃，反应时间1小时，以获得高纯度的材料，选择较高的温度，较高的合成温度可能导致反应速率增加，加快了反应的进行，从而减少了所需的反应时间，高温条件可能有助于降低反应物的活化能，促进了反应的进行，有利于在较短的时间内获得所需的产物，然而，过高的温度降低了所得产物的纯度，此外，高温条件增加了反应系统的能量消耗，导致反应器的能源成本增加，影响生产的经济性。
S2、设计每层膜的最佳厚度：二氧化硅为100nm，氮化硅为50nm，以实现最低反射率，使用等离子体清洗机处理光伏板，操作时间约30分钟，去除表面的有机残留物和提高表面能量，以增强膜层的附着力。
S3、通过旋转涂覆技术，将二氧化硅溶胶均匀涂覆于光伏板表面，旋转速度为2000rpm，持续时间为30秒，随后进行热处理，以固化二氧化硅膜层，S3中热处理温度为450℃，持续时间为1小时。
S4、通过低压化学气相沉积技术，在二氧化硅膜层上沉积氮化硅，沉积温度为800℃，氨气和硅烷作为前驱体，沉积时间为2小时，以形成约50nm的氮化硅膜层，S4中低压化学气相沉积过程中，采用脉冲化学气相沉积技术，以提高氮化硅膜层的质量和均匀性，脉冲周期为10秒，交替注入氨气和硅烷。
S5、采用自组装单分子层技术在二氧化硅和氮化硅之间引入硅氧烷基过渡层，处理时间约1小时，以改善两种材料之间的兼容性和减少界面反射，S5中自组装单分子层技术后，额外施加一层超薄的防水防氧层，如氧化铝，通过原子层沉积法，厚度约为10nm，以进一步提升膜层的环境稳定性。
S6、对完成沉积的光伏板进行最终热处理，温度为500℃，持续2小时，以进一步提升膜层的结晶度和附着强度。
S7、使用分光光度计测试完成的光伏板，测量范围为300-1100nm波长，测试透过率和反射率，以评估膜层性能，S7中分光光度计测试之前，采用激光散射仪进行膜层表面粗糙度测量，确保膜层的表面质量满足光学应用的要求，表面粗糙度不超过5nm。
S8、进行加速老化测试和化学稳定性测试，S8中加速老化测试和化学稳定性测试前，对光伏板进行边缘密封处理，使用环氧树脂或其他适合的密封材料，以防止测试过程中的液体渗透，保护膜层不受损害，S8中加速老化测试为暴露于UV光和高温高湿环境中，持续时间为500小时，化学稳定性测试为浸泡在pH值为3和11的溶液中，持续时间为48小时。
表一：材料特性表
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种光伏板双层减反膜的制备工艺，其特征在于，包括：
S1、准备硅基材料，如二氧化硅和氮化硅，二氧化硅使用溶胶-凝胶法、氮化硅化学气相沉积法进行合成；
S2、设计每层膜的最佳厚度：二氧化硅为100nm，氮化硅为50nm，以实现最低反射率，使用等离子体清洗机处理光伏板，操作时间约30分钟，去除表面的有机残留物和提高表面能量，以增强膜层的附着力；
S3、通过旋转涂覆技术，将二氧化硅溶胶均匀涂覆于光伏板表面，旋转速度为2000rpm，持续时间为30秒，随后进行热处理，以固化二氧化硅膜层；
S4、通过低压化学气相沉积技术，在二氧化硅膜层上沉积氮化硅，沉积温度为800℃，氨气和硅烷作为前驱体，沉积时间为2小时，以形成约50nm的氮化硅膜层；
S5、采用自组装单分子层技术在二氧化硅和氮化硅之间引入硅氧烷基过渡层，处理时间约1小时，以改善两种材料之间的兼容性和减少界面反射；
S6、对完成沉积的光伏板进行最终热处理，温度为500℃，持续2小时，以进一步提升膜层的结晶度和附着强度；
S7、使用分光光度计测试完成的光伏板，测量范围为300-1100nm波长，测试透过率和反射率，以评估膜层性能；
S8、进行加速老化测试和化学稳定性测试。
2.根据权利要求1所述的一种光伏板双层减反膜的制备工艺，其特征在于：S1中所述合成温度分别为200-300℃、400-500℃，反应时间1-2小时，以获得高纯度的材料。
3.根据权利要求1所述的一种光伏板双层减反膜的制备工艺，其特征在于：S3中所述热处理温度为450℃，持续时间为1小时。
4.根据权利要求1所述的一种光伏板双层减反膜的制备工艺，其特征在于：S4中所述低压化学气相沉积过程中，采用脉冲化学气相沉积技术，以提高氮化硅膜层的质量和均匀性，脉冲周期为10秒，交替注入氨气和硅烷。
5.根据权利要求1所述的一种光伏板双层减反膜的制备工艺，其特征在于：S5中所述自组装单分子层技术后，额外施加一层超薄的防水防氧层，如氧化铝，通过原子层沉积法，厚度约为10nm，以进一步提升膜层的环境稳定性。
6.根据权利要求1所述的一种光伏板双层减反膜的制备工艺，其特征在于：S7中所述分光光度计测试之前，采用激光散射仪进行膜层表面粗糙度测量，确保膜层的表面质量满足光学应用的要求，表面粗糙度不超过5nm。
7.根据权利要求1所述的一种光伏板双层减反膜的制备工艺，其特征在于：S8中所述加速老化测试和化学稳定性测试前，对光伏板进行边缘密封处理，使用环氧树脂或其他适合的密封材料，以防止测试过程中的液体渗透，保护膜层不受损害。
8.根据权利要求1所述的一种光伏板双层减反膜的制备工艺，其特征在于：S8中所述加速老化测试为暴露于UV光和高温高湿环境中，持续时间为500小时，所述化学稳定性测试为浸泡在pH值为3和11的溶液中，持续时间为48小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication |