DE102007058927B4 - Substrate with a sol-gel layer and method for producing a composite material and its use - Google Patents
Substrate with a sol-gel layer and method for producing a composite material and its use Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007058927B4 DE102007058927B4 DE102007058927A DE102007058927A DE102007058927B4 DE 102007058927 B4 DE102007058927 B4 DE 102007058927B4 DE 102007058927 A DE102007058927 A DE 102007058927A DE 102007058927 A DE102007058927 A DE 102007058927A DE 102007058927 B4 DE102007058927 B4 DE 102007058927B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sol
- substrate
- layer
- gel layer
- composite material
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
- C03C17/3417—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials all coatings being oxide coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/0092—Compositions for glass with special properties for glass with improved high visible transmittance, e.g. extra-clear glass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
- F24S80/50—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
- F24S80/52—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings characterised by the material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
- F24S80/50—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
- F24S80/56—Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings characterised by means for preventing heat loss
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2217/00—Coatings on glass
- C03C2217/40—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
- C03C2217/425—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a porous layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2217/00—Coatings on glass
- C03C2217/70—Properties of coatings
- C03C2217/73—Anti-reflective coatings with specific characteristics
- C03C2217/732—Anti-reflective coatings with specific characteristics made of a single layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2218/00—Methods for coating glass
- C03C2218/10—Deposition methods
- C03C2218/11—Deposition methods from solutions or suspensions
- C03C2218/113—Deposition methods from solutions or suspensions by sol-gel processes
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
Substrat mit zumindest einer Sol-Gel-Schicht, bei welchem zumindest eine Barriereschicht vorhanden ist, wobei die Sol-Gel-Schicht einen Brechungsindex von weniger als 1,35 aufweist.A substrate having at least one sol-gel layer in which at least one barrier layer is present, wherein the sol-gel layer has a refractive index of less than 1.35.
Description
Gebiet der Erfindung:Field of the invention:
Die Erfindung betrifft ein Substrat mit einer Sol-Gel-Schicht, ein Verbundmaterial, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials und dessen Verwendung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Glassubstrat mit einer porösen Einschicht-Entspiegelungsschicht.The The invention relates to a substrate with a sol-gel layer, a composite material, and a method for producing a composite material and its Use. In particular, the invention relates to a glass substrate with a porous one Single-layer antireflection coating.
Hintergrund der Erfindung:Background of the invention:
Insbesondere in der Solartechnik spielt Glas als transparentes Material eine große Rolle. Durch den Unterschied des Brechungsindexes zwischen Luft und Glas kommt es an der Grenzfläche Glas-Luft allerdings durch Reflexion zu Einbußen in der Lichtausbeute. Es ist bekannt, durch eine Oberflächenbehandlung des Glases die Lichtausbeute zu erhöhen. Zu einer solchen Oberflächenbehandlung gehören insbesondere das Ätzen sowie die Beschichtung des Glases zur Entspiegelung des Glases. Da das Ätzen meist mit der Verwendung von gefährlichen Substanzen wie beispielsweise HF verbunden ist, werden bevorzugt Beschichtungen als Entspiegelung verwendet.Especially In solar technology, glass plays a role as a transparent material size Role. Due to the difference of the refractive index between air and glass comes at the interface Glass-air, however, by reflection to loss of light output. It is known by a surface treatment of the glass to increase the light output. For such a surface treatment belong in particular the etching and the coating of the glass for the anti-reflection of the glass. Because the etching mostly with the use of dangerous ones Substances such as HF are preferred Coatings used as anti-reflective coating.
Dabei ist es wichtig, eine möglichst breitbandige Entspiegelung über das Sonnenspektrum bereit zu stellen.there It is important to one as possible broadband antireflection over to provide the solar spectrum.
Weiterhin sollte die Entspiegelung auch für wechselnde Einfallswinkel, wie sie sich durch den wechselnden Sonnenstand ergeben, möglichst effizient sein. Es ist bekannt, dass dies insbesondere durch einschichtige Entspiegelungsschichten erreicht werden kann.Farther The anti-reflection should also be changing Angle of incidence, as they result from the changing position of the sun, preferably be efficient. It is known that this particular by single-layered Antireflective coatings can be achieved.
Vorzugsweise werden Entspiegelungsschichten mit Siliziumoxid als Basis verwendet. Solche Schichten, die beispielsweise durch Sputtern, PECVD oder ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt werden, weisen aber einen Brechungsindex von etwa 1,46 auf, wenn sie als dichte Schichten aufgebracht werden, und sind damit so gestaltet als Entspiegelung insbesondere für eisenarmes Kalknatronglas, wie es beispielsweise als Deckglas für Photovoltaikanwendungen eingesetzt wird, nicht geeignet.Preferably For example, anti-reflection coatings containing silica as a base are used. Such layers, for example, by sputtering, PECVD or a sol-gel process but have a refractive index of about 1.46 when they are applied as dense layers, and are thus designed as anti-reflection especially for low-iron Soda-lime glass, such as, for example, as a cover glass for photovoltaic applications is used, not suitable.
Eine
optimale Einschichtentspiegelung sollte einen Brechungsindex von
etwa 1,22 aufweisen. Einen solchen niedrigen Brechwert kann man
mit herkömmlichen
dichten Beschichtungsmaterialien nicht mehr erreichen, vielmehr
muß man
hierfür
poröse Schichten
aufbringen bzw. durch eine geeignete Nachbehandlung erzeugen, so
beschrieben beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift
Solche porösen Beschichtungen können auf verschiedene Weise hergestellt werden. So ist bekannt, eine poröse Beschichtung durch partikuläre, wäßrige oder alkoholische SiO2-Sole herzustellen. Allerdings zeigt sich bei diesen Schichten oft eine schlechte mechanische Beständigkeit, insbesondere eine schlechte Abriebfestigkeit.Such porous coatings can be prepared in various ways. Thus, it is known to produce a porous coating by particulate, aqueous or alcoholic SiO 2 sols. However, these layers often show poor mechanical resistance, in particular poor abrasion resistance.
Weiterentwicklungen
dieses Ansatzes umfassen verschiedene Methoden zur Optimierung der Abriebfestigkeit
wie beispielsweise die Verwendung eines partikulären anorganischen-organischen
Hydridsols, beschrieben in der
In
der
Untersuchungen poröser Sol-Gel-Schichten auf Borosilikatglas haben gezeigt, daß die Abriebfestigkeit einer solchen Beschichtung noch schlechter sein kann als auf Kalknatronglas (siehe z. B. Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering (1989), 1038 (Meet. Isr. Opt. Eng., 6th, 1988), 326–36 oder Eur. J. Glass Sei. Technol. A, Oct. 2006 (47), 153–156).investigations porous Sol-gel layers on borosilicate glass have shown that the abrasion resistance such a coating may be even worse than on soda-lime glass (See, for example, Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering (1989), 1038 (Meet Isr Opt Opt., 6th, 1988), 326-36 or Eur. J. Glass Sei. Technol. A, Oct. 2006 (47), 153-156).
Versuche, auch auf Borosilikatglas eine gute Abriebfestigkeit zu erhalten, liegen zum einen darin, durch einen nachträglichen Tauchschritt in eine Lösung von Natrium die Schicht zu härten oder durch Zusatz beispielsweise von Phosphor die Natriumdiffusion zu fördern. Neben der Erhöhung sowohl der Abriebfestigkeit als auch des Brechwertes spielt Natrium allerdings auch bei der Alterung der Schichten eine Rolle. Die Untersuchung der Alterung ist für diese Einschichtentspiegelungen besonders von Bedeutung, da in der Solarindustrie lange Garantiezeiten von 20 Jahren und mehr üblich sind. Wie sich in Untersuchungen derzeit auf dem Markt befindlicher Einschichtentspiegelungen auf Basis poröser SiO2-Schichten zeigt, weisen diese Schichten in den für ein Solarmodul relevanten Belastungsfällen wie Damp Heat Test (85°C, 85% relativer Luftfeuchte) nach DIN 61215 nur eine sehr schlechte Beständigkeit auf. Hier kommt es bereits nach kurzer Zeit, oft schon nach wenigen Tagen, zum Auftreten von Trübungen und damit verbunden zu deutlichen Transmissionseinbußen.Attempts to obtain a good abrasion resistance even on borosilicate glass, on the one hand are to harden the layer by a subsequent dipping step in a solution of sodium or to promote the sodium diffusion by adding, for example, phosphorus. In addition to increasing both the abrasion resistance and the refractive index, sodium also plays a role in the aging of the layers. The study of aging is particularly important for these single-layer antireflections, as long-term warranty periods of 20 years and more are common in the solar industry. As in investigations currently on the market Einschichtentspiegelungen based on porous SiO 2 layers, these layers have in the relevant for a solar module load cases such as Damp Heat Test (85 ° C, 85% relative humidity) according to DIN 61215 only a very poor resistance. Here, after a short time, often after only a few days, turbidity occurs and, as a result, significant transmission losses.
Das
Dokument
Aufgabe der Erfindung:Object of the invention:
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest zu reduzieren.In contrast, is It is an object of the invention, the disadvantages of the prior art at least reduce.
Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein abriebfestes, umweltbeständiges Verbundmaterial und/oder eine abriebfeste und gleichzeitig umweltbeständige poröse SiO2-Beschichtung mit einer guten Entspiegelungswirkung beziehungsweise einer guten Transmissionserhöhung in einem für eine Solarzelle relevanten Wellenlängenbereich bereit stellen zu können.In particular, it is an object of the invention to be able to provide an abrasion-resistant, environmentally-resistant composite material and / or an abrasion-resistant and at the same time environmentally stable porous SiO 2 coating with a good antireflection effect or a good transmission increase in a wavelength range relevant to a solar cell.
Zusammenfassung der Erfindung:Summary of the invention:
Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch ein Substrat, ein Verbundmaterial sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundmaterials nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst.The The object of the invention is already covered by a substrate, a composite material and by a method of producing a composite material one of the independent ones claims solved.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.preferred embodiments and further developments of the invention are the respective dependent claims remove.
Die Erfindung betrifft ein Substrat mit zumindest einer Sol-Gel-Schicht, bei welchem zumindest eine Barriereschicht vorhanden ist. Vorzugsweise ist die Barriereschicht zwischen der zumindest einen Sol-Gel-Schicht und dem Substrat angeordnet.The The invention relates to a substrate having at least one sol-gel layer, in which at least one barrier layer is present. Preferably is the barrier layer between the at least one sol-gel layer and the substrate arranged.
Es hat sich in überraschender Weise herausgestellt, dass eine Barriereschicht, welche unter der Sol-Gel-Schicht angeordnet ist, die Umweltbeständigkeit des so hergestellten Verbundmaterials erheblich erhöht. Es können insbesondere Ausblühungen und Eintrübungen des Glases über einen langen Zeitraum fast vollständig verhindert werden.It has become more surprising Mode revealed that a barrier layer, which under the sol-gel layer is arranged, the environmental resistance of the composite material thus produced considerably increased. It can in particular Efflorescence and cloudiness of the glass over a long period almost completely prevented.
Unter einer Barriereschicht im Sinne der Erfindung wird eine Schicht verstanden, welche die Diffusion, insbesondere von Natrium und/oder Wasser reduziert. Vorzugsweise wird die Diffusion von Natrium und/oder Wasser um zumindest 30%, besonders bevorzugt 80% reduziert.Under A barrier layer according to the invention is understood to mean a layer which reduces the diffusion, in particular of sodium and / or water. Preferably, the diffusion of sodium and / or water is at least about 30%, more preferably 80% reduced.
Neben einer Barriereschicht im klassischen Sinne zählen im Sinne dieser Erfindung als Barriereschichten auch zum Beispiel durch Auslaugung an Natrium verarmte Schichten oder Schichten mit einer Getterwirkung für Natrium.Next a barrier layer in the classical sense count within the meaning of this invention as barrier layers also for example by leaching to sodium depleted layers or layers with a gettering effect for sodium.
Es ist nunmehr zu vermuten, dass die Ausblühungen in bekannten Verbundmaterialien mit einer Einschicht-Entspiegelungsschicht in erster Linie nicht auf eine Zerstörung der Entspiegelungsschicht zurückzuführen sind, sondern dass Glaskorrosion des unter der Entspiegelungsschicht befindlichen Substratglases die Trübungen und Ausblühungen im Glas verursacht.It Now it can be assumed that the efflorescence in known composite materials with a single-layer anti-reflective coating primarily not due to destruction of the anti-reflective coating, but that glass corrosion of the underlying glass under the anti-reflection layer the cloudiness and efflorescence caused in the glass.
Als Substrat wird vorzugsweise ein Glassubstrat, insbesondere ein vorzugsweise eisenarmes Kalknatronglas verwendet.When Substrate is preferably a glass substrate, in particular a preferably low iron soda lime glass used.
Die Barriereschicht umfasst vorzugsweise ein Metalloxid oder Halbmetalloxid. Insbesondere ist eine Barriereschicht vorgesehen, welche im Wesentlichen aus Siliziumoxid besteht. Alternativ kommen aber auch Titänoxid oder Zinnoxid in Betracht.The Barrier layer preferably comprises a metal oxide or semimetal oxide. In particular, a barrier layer is provided, which essentially made of silicon oxide. Alternatively come but also titanium oxide or Tin oxide into consideration.
Die Barriereschicht ist vorzugsweise derart dünn ausgebildet, dass sie nicht optisch aktiv ist. Als vorteilhaft haben sich Dicken zwischen 3 und 100 nm, vorzugsweise zwischen 5 und 50 nm und besonders bevorzugt zwischen 10 und 35 nm erwiesen.The Barrier layer is preferably formed so thin that they do not is optically active. Thicknesses between 3 and 100 nm, preferably between 5 and 50 nm, and more preferably between 10 and 35 nm proved.
Vorzugsweise wird die Barriereschicht mittels Flammpyrolyse aufgebracht. Es hat sich gezeigt, dass sich auf diese Weise eine dichte Schicht mit hoher Barrierewirkung einfach erzeugen lässt. Alternativ eignen sich aber auch andere Verfahren zum Aufbringen der Barriereschicht, insbesondere PVD- oder CVD-Verfahren.Preferably the barrier layer is applied by flame pyrolysis. It has it turned out that in this way a dense layer with easy to generate high barrier effect. Alternatively, they are suitable but also other methods for applying the barrier layer, in particular PVD or CVD method.
Die Sol-Gel-Schicht ist vorzugsweise als poröse Einschicht-Entspiegelungsschicht ausgebildet und weist gemäß der Erfindung einen Brechungsindex von weniger als 1,35, bevorzugt von weniger als 1,32 und besonders bevorzugt von weniger als 1,30 auf.The Sol-gel layer is preferably as a porous single-layer anti-reflection layer formed and has according to the invention a refractive index of less than 1.35, preferably less as 1.32, and more preferably less than 1.30.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verbundmaterial, welches ein Substrat, insbesondere ein Glassubstrat umfasst. Weiter weist das Verbundmaterial eine Entspiegelungsschicht, insbesondere eine poröse Einschicht-Entspiegelungsschicht auf. Gemäß der Erfindung umfasst das Verbundmaterial zumindest eine Barriereschicht, welche zwischen dem Substrat und der Entspiegelungsschicht angeordnet ist.The invention further relates to a composite material which comprises a substrate, in particular a glass substrate. Furthermore, the composite material has an antireflection coating, in particular a porous monolayer antireflection coating. According to the invention, the composite material comprises at least one barrier layer interposed between the substrate and the anti-reflection layer is arranged.
Ein derartiges Verbundmaterial, welches aus den bereits oben dargestellten Gründen überraschender Weise eine hohe Umweltbeständigkeit hat, eignet sich insbesondere in Verbindung mit Kalknatronglas für Photovoltaikanwendungen.One Such composite material, which consists of those already shown above Reasons surprising Way a high environmental resistance has, is particularly suitable in connection with soda-lime glass for photovoltaic applications.
Die Barriereschicht ist vorzugsweise im Wesentlichen als Siliziumoxidschicht ausgebildet. Die Entspiegelungsschicht wird vorzugsweise mit einem Sol-Gel-Verfahren aufgebracht.The Barrier layer is preferably substantially as a silicon oxide layer educated. The anti-reflection layer is preferably by a sol-gel method applied.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials, wobei ein Substrat, insbesondere ein Glassubstrat, mit zumindest einer Entspiegelungsschicht beschichtet wird. Gemäß der Erfindung wird zwischen der zumindest einen Entspiegelungsschicht und dem Substrat zumindest eine Barriereschicht aufgebracht. Im Sinne der Erfindung können aber auch noch weitere Zwischenschichten Teil des so hergestellten Verbundmaterials sein.Of Furthermore, the invention relates to a method for producing a Composite material, wherein a substrate, in particular a glass substrate, is coated with at least one anti-reflection layer. According to the invention is between the at least one anti-reflection layer and the Substrate applied at least one barrier layer. In the sense of the Invention can but also more intermediate layers part of the so produced Be composite material.
Weiter ist es im Sinne der Erfindung nicht zwingend, dass die Schichten an definierten Grenzflächen ineinander übergehen. Es ist vielmehr, je nach Herstellungsverfahren, auch denkbar, ein Gradientenschichtsystem zu erzeugen.Further it is not mandatory for the purposes of the invention that the layers at defined interfaces merge. It is rather conceivable, depending on the manufacturing process Gradient layer system to produce.
So ist insbesondere auch denkbar, durch Variation der Prozessparameter, beispielsweise bei einem PVD- oder CVD-Verfahren eine im Wesentlichen Siliziumoxid enthaltende dichte Barriereschicht aufzubringen, welche in eine poröse Entspiegelungsschicht übergeht.So is also conceivable, in particular, by varying the process parameters, For example, in a PVD or CVD method, a substantially silicon oxide to apply containing dense barrier layer, which in a porous Antireflective layer passes.
Ein
Verfahren zum Aufbringen poröser
Glasschichten mittels eines PVD-Verfahrens ist beispielsweise aus
der deutschen Offenlegungsschrift
Alternativ und bevorzugt wird die Entspiegelungsschicht aber mittels eines Sol-Gel-Verfahrens aufgebracht.alternative and preferably, however, the anti-reflection layer is formed by means of a Applied sol-gel process.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird dem partikulären SiO2-Sol eine organische Siliziumverbindung, insbesondere Triethoxymethylsilan oder Tetraethoxysilan zugesetzt.In one development of the invention, an organic silicon compound, in particular triethoxymethylsilane or tetraethoxysilane, is added to the particulate SiO 2 sol.
Auf überraschende Weise hat sich herausgestellt, dass der Zusatz einer derartigen organischen Siliziumverbindung zu einer wesentlich höheren mechanischen Beständigkeit der Entspiegelungsschicht führt.On surprising Way, it has been found that the addition of such organic silicon compound to a much higher mechanical resistance the anti-reflection layer leads.
Die organische Siliziumverbindung wird dabei vorzugsweise so dosiert, dass zwischen 2 und 50%, bevorzugt zwischen 5 und 25% und besonders bevorzugt zwischen 7 und 15% des Siliziums der entstandenen Entspiegelungsschicht auf die zugesetzte organische Siliziumverbindung zurückgehen.The organic silicon compound is preferably metered in this way, that between 2 and 50%, preferably between 5 and 25% and particularly preferred between 7 and 15% of the silicon of the resulting antireflection coating go back to the added organic silicon compound.
Die Temperatur zum Einbrennen der Schichten beträgt zwischen 400 und 750°C, bevorzugt zwischen 500 und 670°C.The Temperature for baking the layers is between 400 and 750 ° C, preferably between 500 and 670 ° C.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Aufbringen einer vorzugsweise porösen Sol-Gel-Schicht, wobei vorzugsweise auf einem Glassubstrat zumindest eine Sol-Gel-Schicht aufgebracht wird, die einen siliziumorganischen Precursor enthält.The The invention further relates to a method for applying a preferably porous sol-gel layer, wherein preferably on a glass substrate at least one sol-gel layer is applied, which contains an organosilicon precursor.
Gemäß der Erfindung erfolgt die Hydrolyse und Kondensation im sauren Milieu.According to the invention the hydrolysis and condensation takes place in an acidic medium.
Es hat sich gezeigt, dass durch eine Hydrolyse und Kondensation, insbesondere im stark sauren Milieu, sich Strukturen bilden, die wesentlich haft- und abriebfester sind als bei Bekannten Verfahren zum Ausbilden von Entspiegelungsschichten basierend auf einem partikulären Sol und/oder einem siliziumorganischen Precursor.It has been shown to be due to hydrolysis and condensation, in particular in a strongly acidic environment, form structures that are essentially adhesive and are more resistant to abrasion than known methods for forming Antireflective coatings based on a particulate sol and / or an organosilicon precursor.
Bei einer Weiterentwicklung der Erfindung wird einem partikulären Sol eine Aluminium-Verbindung zugegeben, so dass eine Aluminiummatrix oder eine teilweise mit Aluminium dotierte Matrix entsteht, die zu einer wesentlich höheren mechanischen und chemischen Beständigkeit der Entspiegelungsschicht führt.at A further development of the invention becomes a particulate sol an aluminum compound is added, leaving an aluminum matrix or a partially doped with aluminum matrix is formed, the to a much higher level mechanical and chemical resistance the anti-reflection layer leads.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als erste Schicht eine Natrium-Barriereschicht auf das Glas aufgebracht. Um die optischen Eigenschaften möglichst wenig zu beeinflussen, wird als Barriereschicht optimalerweise SiO2 verwendet und möglichst dünn aufgetragen, generell eignen sich aber auch andere Materialien mit einer guten Na-Barriere als Barriereschicht, zum Beispiel TiO2 oder SnO2. Als Beschichtungsverfahren eignen sich im Prinzip alle Verfahren, mit denen über eine große Fläche homogene Schichten aufgetragen werden können, beispielsweise CVD-Verfahren wie thermische oder Plasma-CVD oder PVD-Verfahren wie Sputtern. Besonders bevorzugt ist eine Auftragung der Barriereschicht mittels Flammpyrolyse.According to a preferred embodiment of the invention, a sodium barrier layer is applied to the glass as the first layer. In order to influence the optical properties as little as possible, SiO 2 is optimally used as the barrier layer and applied as thinly as possible, but in general other materials with a good Na barrier as the barrier layer, for example TiO 2 or SnO 2 , are also suitable. In principle, all processes which can be used to apply homogeneous layers over a large area, for example CVD methods such as thermal or plasma CVD or PVD methods such as sputtering, are suitable as coating methods. Particularly preferred is a plot of the barrier layer by means of flame pyrolysis.
Durch die Barriereschicht wird möglicherweise die Diffusion von Natrium in die Schicht verhindert oder signifikant reduziert. Dadurch wird aber zumeist die Abriebfestigkeit beziehungsweise generell die mechanische Festigkeit der partikelbasierten porösen SiO2-Beschichtungen reduziert.The barrier layer may prevent or significantly reduce the diffusion of sodium into the layer. However, this usually reduces the abrasion resistance or generally the mechanical strength of the particle-based porous SiO 2 coatings.
Um eine gute mechanische Festigkeit zu gewährleisten, kann dem Sol ein weiteres Material, insbesondere ein Metalloxid bildendes Material, zugegeben werden, das als Härter wirkt. Beispielsweise kann Aluminium als Härter zugesetzt werden. Damit steigt allerdings wiederum der Brechungsindex, und die Effizienz der so hergestellten Schichten sinkt.Around To ensure a good mechanical strength, the sol can further material, in particular a metal oxide-forming material, be added as a hardener acts. For example, aluminum may be added as a hardener. With it rises but again the refractive index, and the efficiency of the so produced layers decreases.
In überraschend einfacher Weise kann die mechanische Festigkeit der resultierenden Schicht auch deutlich erhöht werden, indem eine organische Siliziumverbindung dem partikulären SiO2-Sol zugesetzt wird. Als organische Siliziumverbindung eignen sich insbesondere Tetraethoxysilan oder Triethoxymethylsilan, aber auch andere Siloxane wie Tetramethoxysilan können verwendet werden. Besonders bevorzugt kommen etwa 10% des insgesamt in der Schicht vorhandenen SiO2 durch die siliziumorganische Verbindung zustande, 90% kommen aus dem partikulären SiO2-Sol.In a surprisingly simple manner, the mechanical strength of the resulting layer can also be significantly increased by adding an organic silicon compound to the particulate SiO 2 sol. Particularly suitable organic silicon compounds are tetraethoxysilane or triethoxymethylsilane, but other siloxanes such as tetramethoxysilane can also be used. More preferably, about 10% of the total amount of SiO 2 present in the layer is due to the organosilicon compound, and 90% comes from the particulate SiO 2 sol.
Hydrolyse und Kondensation des siliziumorganischen Precursors erfolgen bevorzugt nicht im neutralen bzw. schwach basischen pH-Bereich, sondern im stark sauren Milieu. Im stark sauren Milieu führt Hydrolyse und Kondensation zur Ausbildung von polymerischen SiO2-Strukturen. Es liegen also nicht zwei Partikelfraktionen vor, vielmehr wird eine Beschichtung erzeugt, bei der die SiO2-Partikeln in eine polymerisch verknüpfte SiO2-Matrix eingebettet sind. Diese polymerische SiO2-Matrix scheint zu einer besonders haft- und abriebfesten Beschichtung zu führen, obwohl die Na-Diffusion durch eine unterliegende Barriereschicht eingeschränkt ist.Hydrolysis and condensation of the organosilicon precursor are preferably carried out not in the neutral or weakly basic pH range, but in the strongly acidic medium. In a strongly acidic environment, hydrolysis and condensation leads to the formation of polymeric SiO 2 structures. Thus, there are not two particle fractions, but rather a coating is produced in which the SiO 2 particles are embedded in a polymerically linked SiO 2 matrix. This polymeric SiO 2 matrix appears to result in a particularly adherent and abrasion resistant coating, although Na diffusion is limited by an underlying barrier layer.
Obwohl die Poren zwischen den einzelnen SiO2-Partikeln auf diese Weise teilweise mit polymerischem SiO2 verfüllt sind, werden immer noch ausreichende Brechwerte um etwa 1,31 erreicht, womit eine signifikante Leistungssteigerung von Photovoltaik-Modulen oder weiteren Produkten für Solaranwendungen wie beispielsweise Solarreceivern oder – kollektoren möglich ist. Der Einbrand der so erhaltenen Schichten kann in einem separaten Temperschritt z. B. bei 550°C lh erfolgen. Es ist aber auch möglich und in den meisten Fällen auch zweckmäßiger, wenn der Einbrand während des thermischen Vorspannprozesses erfolgt. Werden solche Schichten den für ein Solarmodul relevanten Belastungstests unterzogen, so zeigt sich im Vergleich mit herkömmlichen Schichten eine deutlich verbesserte Langzeitbeständigkeit. Insbesondere tritt im Wesentlichen keine Glaskorrosion auf.Although the pores between the individual SiO 2 particles are partially filled with polymeric SiO 2 in this way, sufficient refractive powers of about 1.31 are still achieved, which significantly increases the performance of photovoltaic modules or other products for solar applications such as solar receivers or solar panels - Collectors is possible. The penetration of the layers thus obtained can be carried out in a separate annealing step z. B. at 550 ° C lh. But it is also possible and in most cases also more appropriate if the penetration occurs during the thermal tempering process. If such layers are subjected to the load tests that are relevant for a solar module, a markedly improved long-term stability is shown in comparison with conventional layers. In particular, essentially no glass corrosion occurs.
Bezug
nehmend auf
Auf
dem Substrat
Auf
die Barriereschicht schließlich
ist mittels eines Sol-Gel-Verfahrens
eine poröse
Entspiegelungsschicht
Überraschender
Weise konnte durch die unter der Entspiegelungsschicht
Claims (31)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007058927A DE102007058927B4 (en) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | Substrate with a sol-gel layer and method for producing a composite material and its use |
US12/746,477 US20110111203A1 (en) | 2007-12-05 | 2008-12-05 | Substrate with a sol-gel layer and method for producing a composite material |
EP08856232.7A EP2231539B1 (en) | 2007-12-05 | 2008-12-05 | Substrate having a sol-gel layer, and method for the production of a composite material |
CN2008801254722A CN101925551A (en) | 2007-12-05 | 2008-12-05 | Substrate having sol-gel layer, and method for production of composite material |
ES08856232.7T ES2568483T3 (en) | 2007-12-05 | 2008-12-05 | Substrate with a sol-gel layer and procedure for obtaining a composite material |
PCT/EP2008/010349 WO2009071317A1 (en) | 2007-12-05 | 2008-12-05 | Substrate having a sol-gel layer, and method for the production of a composite material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007058927A DE102007058927B4 (en) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | Substrate with a sol-gel layer and method for producing a composite material and its use |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007058927A1 DE102007058927A1 (en) | 2009-06-10 |
DE102007058927B4 true DE102007058927B4 (en) | 2010-04-29 |
Family
ID=40621178
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102007058927A Expired - Fee Related DE102007058927B4 (en) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | Substrate with a sol-gel layer and method for producing a composite material and its use |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102007058927B4 (en) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202008003804U1 (en) | 2008-02-19 | 2009-06-25 | Schott Ag | Composite substrate member |
DE102009023161B4 (en) * | 2009-05-29 | 2012-04-26 | Schott Ag | Composite material having an antireflective coating and process for its preparation and use of an interlayer against sodium diffusion |
ES2361103B1 (en) * | 2009-10-05 | 2012-03-23 | Abengoa Solar New Technologies, S.A. | MANUFACTURING METHOD OF A SOLAR ENERGY RECEIVER TUBE AND MANUFACTURED TUBE. |
DE102009050568A1 (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-28 | Schott Ag | Cover disk for a signaling system in railway areas and street area and for display- and traffic light device in traffic and scoreboard, comprises a substrate on which a coating is applied and which is a soda-lime glass disk |
DE102010012841A1 (en) | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Schott Ag | Method for applying an antireflection coating and glass with an antireflection coating |
AU2011298373A1 (en) * | 2010-09-01 | 2013-04-11 | Agc Flat Glass North America, Inc. | Glass substrate coated with an anti-reflective layer |
DE102010044951A1 (en) | 2010-09-10 | 2012-03-15 | Schott Ag | Transparent separating element for use as e.g. mobile partition wall, for separating DVD video signals in TV, has reflecting coating including silver layers and arranged on surfaces of glass element |
DE102011076754A1 (en) | 2011-05-31 | 2012-12-06 | Schott Ag | Substrate element for the coating with an easy-to-clean coating |
BE1024950B1 (en) * | 2011-08-31 | 2018-08-23 | Agc Glass Europe | Glass substrate coated with an anti-reflective layer |
CN102746718A (en) * | 2012-05-08 | 2012-10-24 | 金季平 | Room temperature drying type coating material and preparation method for high light transmittance, static electricity resistance and self-cleaning glass |
EP2676938A1 (en) | 2012-06-21 | 2013-12-25 | Nanofluor GmbH | Calcium fluoride sol and optically active surface coatings derived thereof |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US258929A (en) * | 1882-06-06 | Geoege kinsey | ||
DD237501A5 (en) * | 1984-08-13 | 1986-07-16 | ����������@��������@�K�K�Kk�� | METHOD FOR COATING AN ALKALI METALLION-CONTAINED GLASS AND GLAESER WITH A BARRIER LAYER |
DE19828231A1 (en) * | 1997-08-16 | 1999-02-18 | Merck Patent Gmbh | Process for the deposition of optical layers |
DE19918811A1 (en) * | 1999-04-26 | 2000-11-02 | Fraunhofer Ges Forschung | Tempered safety glass with a smudge-proof, porous SiO¶2¶ anti-reflective layer u. Process z. d. Manufacturing |
DE10051724A1 (en) * | 2000-10-18 | 2002-05-02 | Flabeg Gmbh & Co Kg | Thermally tempered safety glass used for covers of solar collectors, for photovoltaic cells, for vehicle windscreens and/or for glazing has a porous silicon dioxide layer having a specified refractive index |
DE102004053706A1 (en) * | 2004-11-03 | 2006-05-04 | Schott Ag | Barrier coated article and method of making such article |
DE102005007825A1 (en) * | 2005-01-10 | 2006-07-20 | Interpane Entwicklungs- Und Beratungsgesellschaft Mbh & Co Kg | Process for producing a reflection-reducing coating |
DE102005020168A1 (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Schott Ag | Coating glass or ceramic substrate with anti-reflective layer using sol-gel process, employs e.g. silicon-aluminum mixed oxide with adsorbed hydrophobe present in sol-gel binder |
DE102005044522A1 (en) * | 2005-09-16 | 2007-03-22 | Schott Ag | Method for applying a porous glass layer |
-
2007
- 2007-12-05 DE DE102007058927A patent/DE102007058927B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US258929A (en) * | 1882-06-06 | Geoege kinsey | ||
DD237501A5 (en) * | 1984-08-13 | 1986-07-16 | ����������@��������@�K�K�Kk�� | METHOD FOR COATING AN ALKALI METALLION-CONTAINED GLASS AND GLAESER WITH A BARRIER LAYER |
DE19828231A1 (en) * | 1997-08-16 | 1999-02-18 | Merck Patent Gmbh | Process for the deposition of optical layers |
DE19918811A1 (en) * | 1999-04-26 | 2000-11-02 | Fraunhofer Ges Forschung | Tempered safety glass with a smudge-proof, porous SiO¶2¶ anti-reflective layer u. Process z. d. Manufacturing |
DE10051724A1 (en) * | 2000-10-18 | 2002-05-02 | Flabeg Gmbh & Co Kg | Thermally tempered safety glass used for covers of solar collectors, for photovoltaic cells, for vehicle windscreens and/or for glazing has a porous silicon dioxide layer having a specified refractive index |
DE102004053706A1 (en) * | 2004-11-03 | 2006-05-04 | Schott Ag | Barrier coated article and method of making such article |
DE102005007825A1 (en) * | 2005-01-10 | 2006-07-20 | Interpane Entwicklungs- Und Beratungsgesellschaft Mbh & Co Kg | Process for producing a reflection-reducing coating |
DE102005020168A1 (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Schott Ag | Coating glass or ceramic substrate with anti-reflective layer using sol-gel process, employs e.g. silicon-aluminum mixed oxide with adsorbed hydrophobe present in sol-gel binder |
DE102005044522A1 (en) * | 2005-09-16 | 2007-03-22 | Schott Ag | Method for applying a porous glass layer |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Eur. J. Glass Sci. Technol. A, October 2006, 47(5), 153-156 * |
SPIE Vol. 1038, Sixth Meeting in Israel on Optical Engineering (1988), 326-336 * |
SPIE Vol. 1038, Sixth Meeting in Israel on Optical Engineering (1988), 326-336 Eur. J. Glass Sci. Technol. A, October 2006, 47(5), 153-156 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102007058927A1 (en) | 2009-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102007058927B4 (en) | Substrate with a sol-gel layer and method for producing a composite material and its use | |
EP2231539B1 (en) | Substrate having a sol-gel layer, and method for the production of a composite material | |
DE102007058926B4 (en) | Solar glass and method for producing a solar glass and its use | |
DE102004051846B4 (en) | Component with a reflector layer and method for its production | |
WO2006114321A1 (en) | Anti-reflection coating and method for applying same | |
EP1342702B1 (en) | Glass body with a porous coating | |
EP2007694B1 (en) | Weather-resistant layer system | |
EP2236472A1 (en) | Method for applying a porous antireflection coating and glass with antireflection coating | |
DE202018107359U1 (en) | Coated protective glass glazing | |
DE102010009999A1 (en) | Multi-coating method and multi-layer coated glass substrate | |
WO2008017722A1 (en) | Temperable, infrared reflecting layer system and method for the production thereof | |
DE102009018908B4 (en) | Composite material with a porous anti-reflection layer and process for its preparation | |
DE102014108060A1 (en) | Glass element with a chemically tempered substrate and a compensation layer and method for its production | |
EP3148797B1 (en) | Fire protection pane and flame retardant glazing | |
DE202013012199U1 (en) | Fire protection pane and fire-resistant glazing | |
WO2009062871A1 (en) | Use of a coated, transparent substrate for influencing the human psyche | |
EP2760665B1 (en) | Fire protection element with protective coating, and method for producing the same | |
DE102010012841A1 (en) | Method for applying an antireflection coating and glass with an antireflection coating | |
WO2013023782A2 (en) | Glass comprising an anti-corrosion layer and method for producing the glass | |
DE102009023161B4 (en) | Composite material having an antireflective coating and process for its preparation and use of an interlayer against sodium diffusion | |
DE102014112822B4 (en) | Coated glass sheet and process for its manufacture | |
WO2011160802A1 (en) | Lining or reflector material for high-temperature applications | |
DE102007007755A1 (en) | Production of low-emission metal oxide coatings, e.g. for heat-insulating glazing, involves coating layers of metal oxide sol onto a substrate and then subjecting it to a special heating and cooling process | |
DE102005038901B4 (en) | glazing element | |
EP2327482A1 (en) | Method for producing a structured surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |