一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方法，在基片表面生长减反射膜后，对该减反射膜进行预处理，保证减反射膜上形成羟基基团，接着将生长有减反射膜的基片浸入含有巯基的溶液中，通过分子自组装的方式，在减反射膜形成含巯基的单分子功能层，最后用去离子水冲洗，去除残留的溶剂，吹干。本发明是在减反射膜表面引入单分子功能层，单分子功能层材料的分子链较短，具有一定的刚性，当单分子层均匀的覆盖在材料的表面时，可以封闭振动和能量耗散，且分子间范德华作用力较小，有序性和堆积密度低，进而可以有效提高减反射膜的表面硬度，并提高了减反射膜的透射率，具有明显的增透效果。
【专利说明】-种基于界面修饰的惨杂聚括氧烧溶胶减反射膜的制备方法 【技术领域】
[0001 ]本发明属于光伏技术领域，设及一种纳米减反射膜，尤其设及一种纳米减反射膜 的界面修饰方法，本发明。 【【背景技术】】
[0002] 在太阳能电池领域中，通过提高玻璃基底的光透过率可有效提升太阳能电池的转 换效率，一直是行业研究的热点和难点。在太阳能电池的玻璃基底上锻减反射膜，可最大限 度地减少反射率，增加透过率。开发出太阳能电池响应波谱范围内具有高透过率的太阳能 光伏用纳米减反射膜玻璃，可同等程度的提高太阳能电池转换效率、降低发电成本，提升太 阳能电池发电的市场竞争力，缩短并网发电的成本回收期，具有非常好的经济前景。
[0003] 太阳能光伏用减反射膜主要用于光伏电池的盖板材料，一般安装在室外环境下， 有时还会在气候比较极端的沙漠、荒原等地区，因此要求产品不仅要有高的透过率，而且还 要求膜层要经受得住高溫高湿条件并具有良好的硬度和耐划伤耐磨擦能力等机械性能。然 而现有的产品中，减反射膜表面硬度不够高，耐划伤耐磨擦能力差，在使用过程中容易划 伤，从而影响产品的性能与寿命。
[0004] 基于此，本发明专利提供了一种基于界面修饰的硬度高、耐划伤能力强且透过率 高的减反射膜的制备方法。 【
【发明内容】
】
[0005] 本发明提供一种基于界面修饰的渗杂聚硅氧烷溶胶制备减反射膜的方法，通过分 子自组装引入单分子功能层，可有效改善减反射膜的表面硬度且具有明显的增透效果，进 而获得硬度高、耐划伤能力强且透过率高的减反射膜。
[0006] 本发明采用W下技术方案：
[0007] -种基于界面修饰的渗杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方法，在基片表面生长减 反射膜后，对该减反射膜进行预处理，保证减反射膜上形成径基基团，接着将生长有减反射 膜的基片浸入含有琉基的溶液中，通过分子自组装的方式，在减反射膜形成含琉基的单分 子功能层，最后用去离子水冲洗，去除残留的溶剂，吹干。
[000引优选地，所述的预处理指紫外灯照射，其中，光照强度为100-200mw/cm2。
[0009] 优选地，所述的含有琉基的溶液指超干甲苯溶液或氯苯溶液与3-琉丙基=甲氧基 硅烷形成的混合液。
[0010] 优选地，所述的3-琉丙基S甲氧基硅烷与超干甲苯溶液或氯苯溶液的体积比为 0.5 ~3%。
[0011] 优选地，所述的基片浸入含有琉基的溶液中，浸泡时间为0.5~化。
[0012] 优选地，所述的减反射膜利用提拉锻膜技术生长在基片表面，其具体工艺为:配制 Si化溶胶，将基片清洗后，浸入到Si化溶胶中，浸泡30~60s后进行提拉，提拉锻膜的速度为 120-190mm/min，最后进行烧结。
[0013] 优选地，提拉锻膜之前，将碱性Si化溶胶采用聚硅氧烷改性技术进行改性，其中， 渗杂聚硅氧烷和S i化溶胶的体积比为2 % -16 %。
[0014] 优选地，烧结在480-520 °C下烧结20-40min。
[0015] 优选地，所述的Si化溶胶的制备方法为:磁力揽拌正娃酸乙醋无水乙醇溶液，然后 将无水乙醇、去离子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋无水乙醇溶液中，继续磁力揽 拌至均匀后，密封在室溫条件下陈化。
[0016] 优选地，正娃酸乙醋：无水乙醇：去离子水:氨水的摩尔比为1: (20-80): (1 -10): 0.1。
[0017] 与现有技术相比，本发明至少具有W下有益效果:本发明在基片表面生长减反射 膜后，对该减反射膜进行预处理，保证减反射膜上形成径基基团，接着将生长有减反射膜的 基片浸入含有琉基的溶液中，通过分子自组装的方式，在减反射膜形成含琉基的单分子功 能层，最后用去离子水冲洗，去除残留的溶剂，吹干。本发明是在减反射膜表面引入单分子 功能层，单分子功能层材料的分子链较短，具有一定的刚性，当单分子层均匀的覆盖在材料 的表面时，可W封闭振动和能量耗散，且分子间范德华作用力较小，有序性和堆积密度低， 进而可W有效提高减反射膜的表面硬度，并提高了减反射膜的透射率，具有明显的增透效 果。 【【附图说明】】
[0018] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合 附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0019] 图1是添加体积比例在0%的3-琉丙基=甲氧基硅烷的波长-透射率曲线；
[0020] 图2是添加体积比例在0.5%的3-琉丙基S甲氧基硅烷的波长-透射率曲线；
[0021] 图3是添加体积比例在1.5%的3-琉丙基=甲氧基硅烷的波长-透射率曲线；
[0022] 图4是添加体积比例在3%的3-琉丙基S甲氧基硅烷的波长-透射率曲线。 【【具体实施方式】】
[0023] -种基于界面修饰的渗杂聚硅氧烷溶胶制备减反射膜的方法，包括步骤：
[0024] (1)配置Si化溶胶：W正娃酸乙醋、无水乙醇、去离子水与氨水为原料，制备碱性 Si化溶胶，其中正娃酸乙醋:无水乙醇:去离子水:氨水的摩尔比为1: (20-80): (1 -10): 0.1。 审恪碱性Si化溶胶的方法是:通过磁力揽拌正娃酸乙醋无水乙醇溶液3-lOmin后，将无水乙 醇、去离子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋无水乙醇溶液中，继续磁力揽拌至均匀 后，密封在室溫条件下陈化5d。
[0025] (2)Si化溶胶改性处理:将碱性Si化溶胶采用聚硅氧烷改性技术进行改性，得到锻 膜液。其中渗杂聚硅氧烷和Si化溶胶的体积比可W在2%-16%之间进行调节。
[0026] (3)清洗玻璃基片，将清洗后的玻璃基片浸入到溶胶中，浸泡时间30-60S后进行提 拉，提拉锻膜速度120-190mm/min。
[0027] (4)将提拉锻膜后的玻璃基片放入到干燥箱中，在180-220°C条件下烘烤干燥5-15min;干燥后放入马弗炉中进行烧结，在480-520 °C下烧结20-40min，形成减反射膜。
[00%] (5)将减反射膜玻璃基片置于紫外灯下，进行UV光照预处理，其中光照强度为100- 200mw/cm2,光照时间为30-60S;经过UV光照预处理后可于减反射膜玻璃基片上形成径基基 团（-OH)。在溶剂超干甲苯溶液或者氯苯溶液中加入一种结构式（I)所示结构的化合物 Cs出6〇3SSi (3-琉丙基=甲氧基硅烷），所述化合物与超干溶剂苯溶液的体积比为0.5%-3%，充分混合。UV光照预处理后，将减反射膜玻璃基片浸入到上述混合溶液中，浸泡时间为 30分钟至1小时，形成单分子功能层。
[0029]
[0030] 经过UV光照预处理后形成径基，所述的径基与含有琉基的S甲氧基硅烷在超干甲 苯溶剂或氯苯溶剂中发生水解反应，进而在减反射膜表面通过分子自组装的方式，形成含 琉基的单分子功能层，进而提高减反射膜的表面硬度，并且具有明显的增透效果，相关单分 子功能层形成机理如下所示。
[0031
[0032] 本发明所声称的分子自组装材料对减反射膜表面的进行界面修饰，是在减反射膜 表面引入单分子层，单分子层材料的分子链较短，具有一定的刚性，当单分子层均匀的覆盖 在材料的表面，可W封闭振动和能量耗散，且分子间范德华作用力较小，有序性和堆积密度 低，进而可W有效提高减反射膜的表面硬度，并提高了减反射膜的透射率，具有明显的增透 效果。
[0033] 3-琉丙基S甲氧基硅烷与超干甲苯溶剂的体积比限制在0.5%-3%之间，当体积 比过低小于0.5%时，3-琉丙基=甲氧基硅烷化合物因为浓度过低无法形成单分子层；当体 积比过高大于3%时，3-琉丙基=甲氧基硅烷化合物因浓度过高形成的是多分子层。
[0034] (6)将浸泡后的减反射玻璃膜用去离子水冲洗，除去其他残留的溶剂；用氮气吹 干。
【具体实施方式】 [0035] ：
[0036] 实施例1
[0037] (I)配置Si化溶胶：W正娃酸乙醋、无水乙醇、去离子水与氨水为原料，制备碱性 Si化溶胶，其中正娃酸乙醋：无水乙醇：去离子水：氨水的摩尔比为1:45: 3:0.1。制备碱性 Si化溶胶的方法是:通过磁力揽拌正娃酸乙醋无水乙醇溶液3-lOmin后，将无水乙醇、去离 子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋无水乙醇溶液中，继续磁力揽拌化后，密封在室 溫条件下陈化5d。
[0038] (2)Si化溶胶改性处理:将碱性Si化溶胶采用聚硅氧烷改性技术进行改性，得到锻 膜液。其中渗杂聚硅氧烷和Si化溶胶的体积比为8%。
[0039] (3)清洗玻璃基片，将清洗后的玻璃基片浸入到溶胶中，浸泡时间30s后进行提拉， 提拉锻膜速度190mm/min。
[0040] (4)将提拉锻膜后的玻璃基片放入到干燥箱中，在180°C条件下烘烤干燥lOmin;干 燥后放入马弗炉中进行烧结，在500°C下烧结30min，形成减反射膜。
[0041] (5)将减反射膜玻璃基片置于紫外灯下，进行UV光照，时间为30s;光照处理后，将 样品放入体积比为0%的Cs化6〇3SSi与超干溶剂甲苯混合物中浸泡，时间为30min，形成单分 子功能层；
[0042] (6)将浸泡后的减反射玻璃膜用去离子水冲洗，除去其他残留的溶剂；用氮气吹 干。
[0043] 结果表明，本实施例制备的减反射玻璃膜硬度为3H，在玻璃衬底上，样品峰值透射 率达到89.36%，波长-透射率曲线如附图1所示。
[0044] 实施例2
[0045] (1)配置Si化溶胶：W正娃酸乙醋、无水乙醇、去离子水与氨水为原料，制备碱性 Si化溶胶，其中正娃酸乙醋：无水乙醇：去离子水：氨水的摩尔比为1:60:8:0.1。制备碱性 Si化溶胶的方法是:通过磁力揽拌正娃酸乙醋无水乙醇溶液3-lOmin后，将无水乙醇、去离 子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋无水乙醇溶液中，继续磁力揽拌至均匀后，密封 在室溫条件下陈化5d。
[0046] (2)Si化溶胶改性处理:将碱性Si化溶胶采用聚硅氧烷改性技术进行改性，得到锻 膜液。其中渗杂聚硅氧烷和Si化溶胶的体积比为12%。
[0047] (3)清洗玻璃基片，将清洗后的玻璃基片浸入到溶胶中，浸泡时间60s后进行提拉， 提拉锻膜速度150mm/min。
[004引（4)将提拉锻膜后的玻璃基片放入到干燥箱中，在200°C条件下烘烤干燥IOmin;干 燥后放入马弗炉中进行烧结，在520°C下烧结40min，形成减反射膜。
[0049] (5)将减反射膜玻璃基片置于紫外灯下，进行UV光照，时间为50s;光照处理后，将 样品放入体积比为0.5%的Cs化6〇3SSi与超干溶剂甲苯混合物中浸泡，时间为30min，形成单 分子功能层；
[0050] (6)将浸泡后的减反射玻璃膜用去离子水冲洗，除去其他残留的溶剂；用氮气吹 干。
[0051] 结果表明，本实施例制备的减反射玻璃膜硬度可达到5H，在玻璃衬底上，样品峰值 透射率达到93.06%，具有显著的宽带增透效果，波长-透射率曲线如附图2所示。
[0化2]实施例3
[0053] (I)配置Si化溶胶：W正娃酸乙醋、无水乙醇、去离子水与氨水为原料，制备碱性 Si化溶胶，其中正娃酸乙醋：无水乙醇：去离子水：氨水的摩尔比为1:80:1:0.1。制备碱性 Si化溶胶的方法是:通过磁力揽拌正娃酸乙醋无水乙醇溶液3-lOmin后，将无水乙醇、去离 子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋无水乙醇溶液中，继续磁力揽拌至均匀后，密封 在室溫条件下陈化5d。
[0054] (2)Si化溶胶改性处理:将碱性Si化溶胶采用聚硅氧烷改性技术进行改性，得到锻 膜液。其中渗杂聚硅氧烷和Si化溶胶的体积比为2 %。
[0055] (3)清洗玻璃基片，将清洗后的玻璃基片浸入到溶胶中，浸泡时间30s后进行提拉， 提拉锻膜速度120mm/min。
[0056] (4)将提拉锻膜后的玻璃基片放入到干燥箱中，在220°C条件下烘烤干燥15min;干 燥后放入马弗炉中进行烧结，在500°C下烧结20min，形成减反射膜。
[0057] (5)将减反射膜玻璃基片置于紫外灯下，进行UV光照，时间为60s;光照处理后，将 样品放入体积比为1.5%的Cs化6〇3SSi与超干溶剂甲苯混合物中浸泡，时间为60min，形成单 分子功能层；
[0058] (6)将浸泡后的减反射玻璃膜用去离子水冲洗，除去其他残留的溶剂；用氮气吹 干。
[0059] 结果表明，本实施例制备的减反射玻璃膜硬度可达到5H，在玻璃衬底上，样品峰值 透射率达到97.43%，具有显著的宽带增透效果，波长-透射率曲线如附图3所示。
[0060] 实施例4
[0061] (1)配置Si化溶胶：W正娃酸乙醋、无水乙醇、去离子水与氨水为原料，制备碱性 Si化溶胶，其中正娃酸乙醋：无水乙醇：去离子水:氨水的摩尔比为1:20:10:0.1。制备碱性 Si化溶胶的方法是:通过磁力揽拌正娃酸乙醋无水乙醇溶液3-lOmin后，将无水乙醇、去离 子水和氨水的溶液逐滴加入到正娃酸乙醋无水乙醇溶液中，继续磁力揽拌至均匀后，密封 在室溫条件下陈化5d。
[0062] (2)Si化溶胶改性处理:将碱性Si化溶胶采用聚硅氧烷改性技术进行改性，得到锻 膜液。其中渗杂聚硅氧烷和Si化溶胶的体积比为16%。
[0063] (3)清洗玻璃基片，将清洗后的玻璃基片浸入到溶胶中，浸泡时间30s后进行提拉， 提拉锻膜速度190mm/min。
[0064] (4)将提拉锻膜后的玻璃基片放入到干燥箱中，在200°C条件下烘烤干燥5min;干 燥后放入马弗炉中进行烧结，在480°C下烧结30min，形成减反射膜。
[0065] (5)将减反射膜玻璃基片置于紫外灯下，进行UV光照，时间为30s;光照处理后，将 样品放入体积比为3%的Cs化6〇3SSi与超干溶剂甲苯混合物中浸泡，时间为30min，形成单分 子功能层；
[0066] (6)将浸泡后的减反射玻璃膜用去离子水冲洗，除去其他残留的溶剂；用氮气吹 干。
[0067] 结果表明，本实施例制备的减反射玻璃膜硬度可达到5H，在玻璃衬底上，样品峰值 透射率达到93.60%，具有显著的宽带增透效果，波长-透射率曲线如附图4所示。
【主权项】
1. 一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方法，其特征在于:在基片 表面生长减反射膜后，对该减反射膜进行预处理，保证减反射膜上形成羟基基团，接着将生 长有减反射膜的基片浸入含有巯基的溶液中，通过分子自组装的方式，在减反射膜形成含 巯基的单分子功能层，最后用去离子水冲洗，去除残留的溶剂，吹干。2. 根据权利要求1所述的一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方 法，其特征在于:所述的预处理指紫外灯照射，其中，光照强度为100-200m W/cm2。3. 根据权利要求1所述的一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方 法，其特征在于:所述的含有巯基的溶液指超干甲苯溶液或氯苯溶液与3-巯丙基三甲氧基 硅烷形成的混合液。4. 根据权利要求3所述的一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方 法，其特征在于:所述的3-巯丙基三甲氧基硅烷与超干甲苯溶液或氯苯溶液的体积比为0.5 ~3% 〇5. 根据权利要求1或3或4所述的一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制 备方法，其特征在于:所述的基片浸入含有巯基的溶液中，浸泡时间为0.5~lh。6. 根据权利要求1所述的一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方 法，其特征在于:所述的减反射膜利用提拉镀膜技术生长在基片表面，其具体工艺为:配制 Si02溶胶，将基片清洗后，浸入到Si02溶胶中，浸泡30~60s后进行提拉，提拉镀膜的速度为 120-190mm/min，最后进行烧结。7. 根据权利要求6所述的一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方 法，其特征在于:提拉镀膜之前，将碱性Si02溶胶采用聚硅氧烷改性技术进行改性，其中，掺 杂聚硅氧烷和S i02溶胶的体积比为2 % -16 %。8. 根据权利要求6所述的一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方 法，其特征在于:烧结在480-520 °C下烧结20-40min。9. 根据权利要求6所述的一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方 法，其特征在于:所述的Si02溶胶的制备方法为:磁力搅拌正硅酸乙酯无水乙醇溶液，然后 将无水乙醇、去离子水和氨水的溶液逐滴加入到正硅酸乙酯无水乙醇溶液中，继续磁力搅 拌至均匀后，密封在室温条件下陈化。10. 根据权利要求9所述的一种基于界面修饰的掺杂聚硅氧烷溶胶减反射膜的制备方 法，其特征在于：正硅酸乙酯：无水乙醇：去离子水：氨水的摩尔比为1: (20-80): (1 -10): 0.1。
【文档编号】H01L31/0216GK105826404SQ201610178576
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】赵炎, 魏葳
【申请人】陕西煤业化工技术研究院有限责任公司