CN204882911U - 光学组件以及包括所述光学组件的光伏器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学组件，所述光学组件包括衬底，第一抗反射层和第二抗反射层，其中，所述第一抗反射层包括多孔二氧化硅，所述第二抗反射层包括致密二氧化硅，所述第二抗反射层位于所述衬底和所述第一抗反射层之间。本实用新型还提供了一种包括上述光学组件的光伏器件。

Description

光学组件以及包括所述光学组件的光伏器件

技术领域

本实用新型涉及一种光学组件，尤其涉及一种抗反射玻璃。

背景技术

玻璃在建筑、汽车和光伏器件等领域得到了广泛使用。玻璃的“抗反射”特性可以减少光线反射以及允许更多的光线穿过，诸多应用领域都需要该特性。例如，当将抗反射玻璃作为光伏器件的盖板时，由于光损失更少，光伏器件的效率可以得到提高。在其他一些应用中，例如，建筑或者显示领域，抗反射玻璃的最大优点是可以减少眩光。

在传统技术中，通常通过在衬底表面施加一层抗反射材料来获得抗反射特性。多孔二氧化硅就是这样一种常用的抗反射材料。孔隙率(porosity)在约35％到约60％之间的多孔二氧化硅具有与空气匹配的低折射率。但是，多孔二氧化硅的使用耐久性较差，抗反射性能会随着使用时间而退化，尤其在恶劣环境中，退化更为严重。

实用新型内容

因此，需要一种具有更好耐久性能的抗反射层。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型一实施例提供了一种光学组件，所述光学组件包括：衬底，第一抗反射层和第二抗反射层，其中，所述第一抗反射层包括多孔二氧化硅，所述第二抗反射层包括致密二氧化硅，所述第二抗反射层位于所述衬底和所述第一抗反射层之间。

实验表明，包括有致密二氧化硅的第二抗反射层可以改进包括有多孔二氧化硅的第一抗反射层的耐久性能。

作为一个实施例，所述第一抗反射层包括分散于二氧化硅基质中的中空二氧化硅颗粒。

作为一个实施例，所述第一抗反射层表面部分的开孔孔隙率小于所述第一抗反射层体部的孔隙率。

作为一个实施例，所述第一抗反射层是辊涂层。

作为一个实施例，所述第二抗反射层是辊涂层。

作为一个实施例，所述第二抗反射层的折射率介于1.43至1.46之间。

作为一个实施例，所述第一抗反射层的厚度介于60nm至150nm之间，所述第二抗反射层的厚度介于20nm至110nm之间。

作为一个实施例，所述衬底包括玻璃。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型的一实施例提供了一种光伏器件，所述光伏器件包括上文的所述光学组件，其中，所述衬底为透明的；所述光伏器件还包括多个太阳能电池，所述太阳能电池位于所述衬底的与所述第一抗反射层和第二抗反射层相对的一侧。

上述的本实用新型的内容并不用于描述本实用新型的各个公开实施例或者所有实施方式。下文附图和具体实施方式对本实用新型的实施例加以详细描述。

附图说明

通过参考以下的附图可以更好地理解本实用新型的实施例。附图中的各组成部分之间比例不构成限制。

图1示出了本实用新型的光学组件一个实施例；

图2a示出了图1中的第一抗反射层110的一个示例性示意图；

图2b示出了图2a中的第一抗反射层210的制造的中间结构示意图；

图3示出了图1中的第一抗反射层110另一个示例性示意图；

图4a示出了本实用新型的光学组件的一实施例的俯视SEM图像；

图4b示出了图4a所示实施例的剖面SEM图像；

图5示出了现有的包括形成于衬底之上、由多孔二氧化硅构成的抗反射层的光学组件。

应当理解的是，在上述的附图中，相同或相似的标号用来指代相同、相似或者相对应的特征或者功能。

具体实施方式

在以下的对优选实施例的描述中，参考了构成所述实施例一部分的相关附图。所述相关附图通过示例的方式展示了本实用新型可能实践采用的具体实施例。所示的实施例并不用于穷尽本实用新型的所有实施方式。应当理解的是，在不超出本实用新型范围的情况下，还可以采用其他的实施例，以及对结构或者逻辑做出改变。因此，以下的详细描述并不用于限定本实用新型，本实用新型的保护范围由附上的权利要求确定。

在以下的详细描述中，参考了构成所述实施例一部分的相关附图，其中，在所述相关附图中，通过示例的方式展示了本实用新型可能实践采用的具体实施例。就此而言，方位术语，例如“左”，“右”，“顶”，“底”，“前”，“后”等，是在参考被描述的附图的方位时而使用。由于本实用新型的实施例的组件可以被置于多种不同的方位，因此，所述方位术语仅是出于示例的目的而被采用，并不用来限定本实用新型。应当理解的是，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以采用其他的实施例，以及对结构或者逻辑做出改变。因此，以下的详细描述并不用于限定本实用新型，本实用新型的保护范围由附上的权利要求确定。

如图1所示，光学组件100包括第一抗反射层110、第二抗反射层120和玻璃衬底130。具体地，所述第一抗反射层110为多孔二氧化硅，所述第二抗反射层120为致密二氧化硅(denseSiO₂)。作为比较，在图5中示出了一种现有的光学组件500，所述光学组件500包括形成于衬底530上的由多孔二氧化硅构成的抗反射层510。所述光学组件100与所述光学组件500相比，其区别在于，所述光学组件100还包括位于所述第一抗反射层110和所述衬底130之间的第二抗反射层120。

为了比较所述光学组件100和所述光学组件500的耐久性能，进行了实验。具体地，采用相同的步骤制造了所述抗反射层110和所述抗反射层510，以确保所述第二抗反射层120为所述光学组件100和所述光学组件500性能差别的唯一影响因素。为了表征耐久性能，对所述光学组件100和500进行了压力锅测试，接着，对光线透射情况进行了测量。并且试验了所述第一抗反射膜110和第二抗反射膜120不同厚度的组合、不同制造方法(例如，辊筒涂布、溶胶-凝胶涂布或者喷射涂布等等)的组合，所有的组合均表明，与现有的光学组件500相比，所述光学组件100的耐久性能得到了提升。

在一个具体示例中，在衬底130上辊筒涂布包含硅源的溶液以形成由致密二氧化硅构成的所述第二抗反射层120，接着，采用溶胶-凝胶法形成由多孔二氧化硅构成的第一抗反射层110，其中，采用正硅酸乙酯作为溶胶的前驱，并且将所述溶胶喷涂到由致密二氧化硅构成的第二抗反射层120上。出于比较的目的，所述光学组件500的由多孔二氧化硅构成的抗反射层510采用与所述光学组件100的由多孔二氧化硅构成的第一抗反射层110相同的步骤形成。为了表征耐久性能，对所述光学组件100和所述光学组件500进行了24小时的压力锅测试(120℃，100％相对湿度，2个大气压)，接着，对光线透射情况进行了测量。在压力锅测试之前，所述光学组件100和所述光学组件500的ΔTE分别为2.8％和2.6％，所述光学组件500的ΔTE在压力锅测试之后下降到0.13％，而所述光学组件100的ΔTE在压力锅测试之后保持在2.77％，其中，ΔTE是指具有抗反射层的光学组件与没有任何抗反射层的光学组件相比时，光透射率的增加百分比。

在另一个具体示例中，在衬底130上辊筒涂布包含硅源的溶液以形成由致密二氧化硅构成的第二抗反射层120，接着，同样辊筒涂布包含硅源的溶液以形成由多孔二氧化硅构成的第一抗反射层110。出于比较的目的，所述光学组件的500的由多孔二氧化硅构成的抗反射层510采用与所述光学组件100的由多孔二氧化硅构成的第一抗反射层110相同的步骤形成。为了表征耐久性能，对所述光学组件100和所述光学组件500进行了24小时的压力锅测试(120℃，100％相对湿度，2个大气压)，接着，对光线透射情况进行了测量。在压力锅测试之前，所述光学组件100和所述光学组件500的ΔTE均为3.24％，所述光学组件500的ΔTE在压力锅测试之后下降到了1.48％，而所述光学组件100的ΔTE在压力锅测试之后保持在2.52％。

所有的实验均表明，由致密二氧化硅构成的第二抗反射层120有助于提高由多孔二氧化硅构成的第一抗反射层110的耐久性能。一种可能的解释是，由多孔二氧化硅构成的上部抗反射层110会从大气中吸收水蒸气，而由致密二氧化硅构成的抗反射层120可以阻止所述水蒸气到达下层衬底130。这样，就可以防止所述水蒸气和所述衬底130中钠离子之间可能的反应，否则的话，所述反应可能会破坏所述衬底130和上层的抗反射膜之间的界面，导致抗反射层的耐久性不能满足需求。

应当理解的是，由致密二氧化硅构成的第二抗反射层120可以采用任何适宜的方法制作，包括溶胶-凝胶方法、溅射方法、化学气相沉积方法以及原子层沉积方法等等。通常，由致密二氧化硅构成的第二抗反射层120的折射率大约介于1.43至1.46之间。

所述第一和第二抗反射层的厚度可以根据实验以及参考公式λ＝4dn来确定，其中，λ为光线波长，d为抗反射层的厚度，n为抗反射层的折射率。通常地，由多孔二氧化硅构成的第一抗反射层110的厚度大约介于60nm到150nm之间，由致密二氧化硅构成的第二抗反射层120的厚度大约介于20nm到110nm之间。

图2a示出了图1中的所述第一抗反射层110的一个示例。如图2a所示，由多孔二氧化硅构成的第一抗反射层210包括分散于二氧化硅基体211中的中空二氧化硅颗粒212。如在图2b中更清晰地示出的，所述中空二氧化硅颗粒212包括由壳体213封闭形成的腔室215，所述中空二氧化硅颗粒212可以采用在二氧化硅层内包封内核214(由诸如聚苯乙烯的材料形成)、再将所述内核214燃烧去除的方法形成。

除了所述第二抗反射层120的上述优点外，由于所述腔体215被所述外部壳体213封闭，所述第一抗反射层210具有可以减少从大气中吸收水蒸气的优点。

应当理解的是，所述第一抗反射层210仅作为示例。所述第一抗反射层110可以具有多种不同的结构或者采用多种不同的方法制造。图3示出了图1中的所述第一抗反射层110的另一个示例。所述第一抗反射层310通过将二氧化硅颗粒与包含硅源的溶液混合，并将该混合物烧结后制成。可选地，所述第一抗反射层110还可以通过涂布一层包含硅源(例如，采用TEOS作为前驱)且其中分散有乳胶珠(latexbeads)的溶液，接着将所述乳胶珠燃烧去除，在二氧化硅基质中留下气孔后形成。在所述第一抗反射层110的另一个示例中，如图4a和图4b所示，所述第一抗反射层表面部分的开孔孔隙率(openporosity)小于所述第一抗反射层体部的孔隙率(porosity)。上述结构进一步提升了光学组件的耐久性。

在另一方面，本实用新型还提供了一种光伏器件，所述光伏器件包括了如本实用新型所述的光学组件，其中，所述衬底是透明的，多个太阳能电池位于所述衬底的与所述第一和第二抗反射层相对的一侧。

应当指出的是，所述玻璃衬底仅作为示例，而不是用于限制所述衬底的材料。所述衬底还可以为其他适宜的材料，例如，有机玻璃。

应当指出的是，上述的实施例仅用于描述而不是限制本实用新型。应当理解的是，在不脱离本领域技术人员容易理解的本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型进行各种修改与变形。这种修改和变形被认为是落入本实用新型和附上的权利要求的保护范围内的。本实用新型的保护范围由附上权利要求来确定。此外，权利要求中的任何附图标记都不能被解释为对所述权利要求的限制。使用动词“包括”以及它的变形形式并不排除存在除权利要求中所列出的元素或步骤之外的其他元素或步骤。在元素或者步骤之前的不定冠词“一”或“一个”并不排除存在多个类似的元素或者步骤。

Claims (8)

1.一种光学组件，其特征在于，包括：衬底，第一抗反射层和第二抗反射层，其中，

所述第一抗反射层包括多孔二氧化硅，所述第二抗反射层包括致密二氧化硅，所述第二抗反射层位于所述衬底和所述第一抗反射层之间。

2.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述第一抗反射层包括分散于二氧化硅基质中的中空二氧化硅颗粒。

3.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述第一抗反射层表面部分的开孔孔隙率小于所述第一抗反射层体部的孔隙率。

4.如权利要求3所述的光学组件，其特征在于，所述第一抗反射层是辊涂层。

5.如权利要求4所述的光学组件，其特征在于，所述第二抗反射层是辊涂层。

6.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述第一抗反射层的厚度介于60nm至150nm之间，所述第二抗反射层的厚度介于20nm至110nm之间。

7.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述衬底包括玻璃。

8.一种光伏器件，其特征在于，包括：

如权利要求1-7中任一项所述的光学组件，其中，所述衬底为透明的；以及

多个太阳能电池，所述多个太阳能电池位于所述衬底的与所述第一抗反射层和第二抗反射层相对的一侧。