专利名称：光波转换-减反射双功能溶胶材料及其薄膜的制备方法
技术领域：
本发明属于光学材料技术领域，具体涉及ー种光波转换-减反射双功能溶胶材料及其薄膜的制备方法。
背景技术：
伴随着全球能源短缺与环境污染问题的日渐突出，传统的化石能源资源日益枯竭，太阳能作为ー种清洁、可再生、持久的替代能源有着強大的竞争力。太阳能电池是太阳能利用的重要途径之一。尽管太阳能电池技术在不断改进，但短期内还是无法与市电竞争，主要原因之一是较低的光电转换效率一方面，太阳能光伏玻璃和电池表面对太阳光的反射率较高，因此通过在光伏玻璃表面或电池表面沉积减反射膜的方法来減少其太阳光反射率是ー种提高光电转换效率最直接有效的方法；另ー方面，目前90%以上的商品太阳能电池是晶体硅太阳电池，而其光谱响应的波长范围为400 llOOnm，对400nm以下的紫光和紫外光有很低的量子效率，并且紫外波段光对电池板胶合材料(Ethylene-Vinyl Acetate, EVA)也有老化作用，影响电池的稳定性。因此为进ー步提高太阳能的利用率，利用光波转换层将短波长光转换成长波长光再次发射到电池中，可以有效提高电池的光电转换效率。该技术同时也可以应用到未来的非晶硅太阳能电池上。太阳能集热器是太阳能利用的另一重要途径。太阳能集热管是太阳能集热器的核心部件之一，目前广泛使用的太阳能集热管是全玻璃真空集热管，其热能透过率大约为90%。通过在集热管的外管上镀制减反射膜膜层的方法，可以有效提高外管太阳光透过率，提闻太阳能集热器的热效率。 基于上述技术改进趋势，现有技术中逐渐出现了具有减反射-光波转换双功能薄膜，如CN1794475A公开的在硅太阳能电池表面制备复合波长变换-减反射膜的方法，该方法所制备的薄膜是以SiO2为减反射涂膜材料、稀土有机配合物作为光波转换材料来实现减反射和光波转换双重功能，该材料虽能实现减反射-光波转换双功能，但其光波转换材料为稀土有机配合物，不能满足光伏玻璃的高温钢化过程。
发明内容
本发明的目的之ー在于提供ー种以稀土掺杂的光波转换-减反射双功能溶胶材料。为此，本发明提供的光波转换-减反射双功能溶胶材料，该溶胶材料的分子式为Am, Bn =SiO2，其中当A 为 Tb3+ 时B 为 Zn2+、0. 2% 彡 m 彡 0. 6%、0. 2% 彡 n 彡 0. 8%，或者，B 不存在、0. 2% 彡 m 彡 0. 6% ；当A 为 Eu3+ 时B 为 Al3+、0. 1% 彡 m 彡 0. 5%、n=0. 4%。本发明将稀土发光技术用干拓展硅基太阳能电池的光谱响应范围，将稀土发光离子掺入具有高透光性、传统的减反射膜材料中，实现了増加太阳光的透过率和光谱修饰的双重调控。与现有技术相比，本发明中SiO2兼具减反射涂膜材料和稀土离子发光基质材料双重作用，而稀土离子也不仅可以实现光波转换功能，还兼具拓展增透范围和提高透过率的作用。本发明的目的之ニ在于提供ー种上述溶胶材料的制备方法，该方法的过程具体如下步骤一，在18 32°C条件下，将两等份无水こ醇中的一份与正硅酸こ酯混匀得到溶液A、另ー份与去离子水混匀得到溶液B ;接着将溶液A和溶液B混匀并用盐酸或硝酸调节其PH值为2 3后，得到混合液；其中正硅酸こ酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为1: (15 25) :4 ；步骤ニ，在18 32°C条件下，在步骤ー制得的混合液中加入硝酸铽(Tb (NO3)3)混匀后制得光波转换-减反射双功能溶胶材料，其中硝酸铽、正硅酸こ酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为(0. 2% 0. 6%) :1: (15 25) :4 ;或者，在70°C条件下，将硝酸锌(Zn (NO3)2)加入到步骤一所制得的混合液中，混匀并冷却到18 32°C后，加入硝酸铽(Tb (NO3)3)混匀后制得光波转换-减反射双功能溶胶材料，其中硝酸锌、硝酸铽、正硅酸こ酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为(0. 2%
0.8%) (0. 2% 0. 6%) :1: (15 25) :4 ;或者，在70°C条件下，将硝酸铝(Al (NO3)3)加入到步骤一所制得的混合液中，混匀并冷却到18 32°C后，加入硝酸铕(Eu (NO3)3)混匀后制得光波转换-减反射双功能溶胶材料，其中硝酸铝、硝酸铕、正硅酸こ酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为0. 4%(0. 1% 0. 5%) :1: (15 25):4。上述方法在正硅酸こ酷、无水こ醇和水的混合溶液中加入可溶性稀土盐和/或可溶性金属盐，经水解缩聚制得光波转 换-减反射双功能溶胶材料。本发明的目的之三在于提供ー种利用上述溶胶材料在玻璃上制备光波转换-减反射双功能薄膜的方法。该方法以上述溶胶材料为镀膜前驱溶液，采用浸溃提拉法在玻璃上镀制湿膜，待湿膜干燥后在550°C条件下进行退火处理即得到光波转换-减反射双功能薄膜。上述制膜过程中用浸溃提拉法在玻璃表面涂膜，湿膜经干燥和退火具有光波转换-减反射功能。方法过程中通过调节前驱溶液溶剂添加量、金属盐和稀土盐的种类和掺入量、提拉速度等制备エ艺来调控薄膜的折射率和厚度，实现光波转换-减反射效果。本发明的目的之四在于提供另外ー种利用上述光波转换-减反射双功能溶胶材料镀制光波转换-减反射双功能薄膜的方法。该方法的具体步骤如下步骤(一)，在18 32°C条件下，将两等份无水こ醇中的一份与钛酸丁酯混匀得到溶液C、另ー份与去离子水混匀得到溶液D ;接着将溶液C和溶液D混匀并用盐酸或硝酸调节其PH值为2 3后，得到TiO2溶胶；其中钛酸丁酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为 1:26. 5:1 ；步骤(ニ)，以步骤(一)制备的TiO2溶胶为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法在玻璃上制第一层薄膜，待第一层薄膜晾干后，接着以上述光波转换-减反射双功能溶胶材料为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法在第一层薄膜上制第二层薄膜，待第二层薄膜晾干后在550°C条件下退火处理后即得复合薄膜。
本发明采用先在基底上镀上ー层高折射率的TiO2的方法，有效的提高了基底的等效折射率，再将其与SiO2减反射膜进行复合，可以有效的增强薄膜的减反射效果。本发明的目的之五在于提供又ー种利用上述光波转换-减反射双功能溶胶材料镀制光波转换-减反射双功能薄膜的方法。该方法的具体步骤如下步骤(1)，在18 32°C条件下，将两等份无水こ醇中的一份与钛酸丁酯混匀得到溶液C、另ー份与去离子水混匀得到溶液D ;接着将溶液C和溶液D混匀并用盐酸或硝酸调节其PH值为2 3后，得到TiO2溶胶；在18 32°C条件下，在TiO2溶胶中加入硝酸铕，混匀后制得稀土掺杂TiO2溶胶，其中硝酸铕、钛酸丁酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为 0. 2%: 1:26. 5:1 ；步骤(2)，以步骤(I)制备的稀土掺杂的TiO2溶胶为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法在玻璃上制第一层薄膜，待第一层薄膜晾干后，接着以上述光波转换-减反射双功能溶胶材料为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法在第一层薄膜上制第二层薄膜，待第二层薄膜晾干后在550°C条件下退火处理后即得光波转换-减反射双功能薄膜。本发明采用先镀ー层稀土掺杂的TiO2溶胶薄膜，再镀上述光波转换-减反射双功能溶胶材料的方法制备光波转换-减反射双功能薄膜，稀土掺杂的TiO2溶胶薄膜除了提高基片等效折射率的作用之外，其中的稀土离子还可以起到拓展增透范围和提高透过率的作用。上述浸溃提拉法的エ艺条件为陈化温度15°C 30°C、陈化时间I天 15天、提拉速度7 llcm/min。进ー步地，上述浸溃提拉法的エ艺条件为陈化温度20 25°C、陈化时间I天 4天、提拉速度8cm/min。本发明利用无 机基质中的稀土发光来实现紫外光到可见光的转换，提高太阳光光谱与硅电池响应曲线的匹配度，提高太阳光利用率。用涂覆有兼具减反射效果和光波转换效应的纳米复合薄膜的太阳能玻璃封装的硅太阳能电池的光电转换效率可大幅度提高。本发明制备エ艺简单，成本低廉，而且无需改变电池结构。此外，本发明还可用于太阳能集热器集热管壁，以提高其太阳光利用率。本发明所制备的薄膜普适于光伏玻璃和电池表面。
以下结合附图与具体实施方式
对本发明作进ー步详细说明。
图1为实施例4中制备的薄膜的透过率曲线；图2为实施例5中制备的薄膜的光谱图；图3为实施例6中制备的薄膜的透过率曲线；图4为实施例10中制备的薄膜的透过率曲线；图5为实施例13中制备的薄膜的透过率曲线。
具体实施例方式本发明将稀土发光技术用干拓展硅基太阳能电池的光谱响应范围，将稀土发光离子掺入具有高透光性的减反射膜材料中，实现了増加太阳光的透过率和光谱修饰的双重调控。相较于其他相关技术，本发明中SiO2兼具减反射涂膜材料和稀土离子发光基质材料双重作用，而稀土离子也不仅可以实现光波转换功能，还兼具拓展增透范围和提高透过率的作用。同时，玻璃实际生产中需经过高温钢化过程，本发明采用稀土无机发光材料作为光波转换材料，相较于无法耐受高温的稀土有机配合物光波转换材料，性能更加稳定，更符合钢化玻璃实际生产エ艺条件。另外，本发明提高电池光电转换效率是在不需要改变太阳能电池的结构的情况下进行，制备エ艺简单，成本低廉，可有效提升太阳能电池的光电转换效率及太阳能集热器的热效率。本发明的方法中所用的pH调节剂选用盐酸或硝酸，最好选用市售的质量分数浓度为37. 5%的浓盐酸或质量分数浓度为65%的浓硝酸，也可根据生产需要选择合适浓度的盐酸和硝酸。以下是发明人提供的实施例，以对本发明的技术方案作进ー步详细解释说明。下述实施例中以正硅酸こ酯Si (C2H5O)4(TEOS)作为SiO2源；钛酸丁酯C16H36O4Ti作为TiO2源；稀土金属化合物选用硝酸铽Tb (NO3)3 6H20、硝酸铕Eu (NO3)3 6H20、硝酸锌Zn(NO3)2 *6H20和硝酸铝A1 (NO3)2 *9H20 ;溶剂选用无水こ醇；pH调节剂选用浓盐酸或浓硝酸；用水是去离子水；并且所用稀土金属化合物的纯度为99. 99% ;正硅酸こ酯和无水こ醇为分析醇。实施例1 :该实施例制备Tb3+O. 4% =SiO2溶胶材料，具体制备过程如下I)在室温下，将两等份无水こ醇中的ー份与正硅酸こ酯混匀得到溶液A、另ー份无水こ醇与去离子水搅拌30min混匀得到溶液B ;接着将溶液A与溶液B混合，经浓盐酸调节PH值为2-3后，在室温下搅拌Ih后得到混合液；2)于上述混合液中加入Tb(NO3)3 6H20,室温搅拌4小吋，静置陈化24h得到Tb3+O. 4% =SiO2光波转换-减`反射双功能溶胶材料。其中正硅酸こ酯、无水こ醇总用量、去离子水和硝酸铽的摩尔比为1:15:4:0. 4%，各原料的具体用量如下正硅酸こ酯(TEOS)7.5ml，无水こ醇(C2H5OH)29.2ml，去离子水(H2O)2.4ml，Tb (NO3) 3 6H200. 06040g。以上述制备的Tb3+O. 4% =SiO2光波转换-减反射双功能溶胶材料为镀膜前驱溶液，采用浸溃提拉法在玻璃上镀膜，过程中陈化温度为25°C、陈化时间I天、提拉速度7cm/min,室温下自然晾干后得到IlOnm厚的薄膜，在550°C条件下退火处理2小时后即得光波转换-减反射双功能复合薄膜。该实施例所制薄膜的最大透过率为93. 4%，光电转换效率测试结果表明550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 2. 8%。实施例2:该实施例与实施例1不同之处在于，制备原料的摩尔配比为正硅酸こ酯无水こ醇总用量去离子水硝酸铽=1:20:4:0. 4%。各原料的具体用量为正硅酸こ酯7.5ml，无水こ醇38.9ml，
去离子水2.4ml，Tb (NO3) 3 * 6H20 0. 06040g。镀膜过程中的陈化温度为20°C、陈化时间5天、提拉速度8cm/min，室温下自然晾干后在550°C退火处理2小时得到IOOnm厚的薄膜。光电转换效率测试结果表明550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 2. 5%。实施例3 该实施例与实施例1不同之处在于，制备原料的摩尔配比为正硅酸こ酯无水こ醇总用量去离子水硝酸铽=1:20:4:0. 2%。各原料的具体用量为正硅酸こ酯7.5ml，无水こ醇38.9ml,去离子水2.4ml，Tb (NO3) 3 * 6H20 0. 02020g。镀膜过程中的陈化温度为20°C、陈化时间5天、提拉速度9cm/min，室温下自然晾干后在550°C退火处理2小时得到108nm厚的薄膜。光电转换效率测试结果表明550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 2. 3%。实施例4 该实施例与实施例1不同之处在于，该实施例的制备原料之间的配比为正硅酸こ酯无水こ醇总用量去离子水硝酸铽=1:25:4:0. 4%，各原料的具体用量为正硅酸こ酯7.5ml，无水こ醇48.6ml，去离子水2.4ml，Tb (NO3) 3 6H20 0. 06040g。镀膜过程中的陈化温度为27°C、陈化时间2天、提拉速度9cm/min，室温下自然晾干后在550°C退火处理2小时得到105nm厚的薄膜。如图1所示，所制薄膜最大透过率为
93.8%，光电转换效率测试结果表明550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 2. 9%。实施例5 该实施例制备Tb3+O. 4%, Zn2+O. 2% =SiO2溶胶材料，具体制备过程如下在室温下，两等份的无水こ醇中的ー份与正硅酸こ酯混匀得到溶液A，另ー份与去离子水在室温下搅拌30min混匀得到溶液B ;接着将溶液A与溶液B混合，经浓盐酸调节PH值为2-3后，在室温下搅拌Ih后得到混合液；将Zn(NO3)2 6H20加入到该混合液中，70°C保温15min，自然冷却到室温后，再加入Tb (NO3) 3 6H20,室温搅拌4h，静置陈化24h得到 Tb3+O. 4%, Zn2+O. 2% =SiO2 溶胶材料；制备过程中正硅酸こ酷、无水こ醇总用量、去离子水、硝酸铽和硝酸锌的摩尔比为1:15:4:0. 4%:0. 2%o以上述制备的Tb3+O. 4%, Zn2+O. 2% =SiO2溶胶材料为镀膜前驱溶液，采用浸溃提拉法在玻璃片上镀膜，过程中陈化温度为23°C、陈化时间I天、提拉速度lOcm/min，室温下自然晾干后继续在马弗炉中于5500C条件下退火处理2小吋，得到120nm厚光波转换-减反射双功能薄膜。如图2所示，该实施例所制薄膜的3d光谱图中可以将220-360nm波段的光转换到470-630nm波段；该实施例所制薄膜最大透过率为93. 8%，光电转换效率测试结果表明550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 3. 2%。实施例6 该实施例与实施例5不同之处在于，该实施例制备过程中正硅酸こ酷、无水こ醇、去离子水总用量、硝酸铽和硝酸锌的摩尔比为1:25:4:0. 4%:0.4%。各原料的具体用量为正硅酸こ酯7.5ml，无水こ醇48.6ml，去离子水2.4ml，Tb (NO3) 3 6H20 0. 06040g,Zn (NO3) 3 6H20 0. 03967g。镀膜过程中的陈化温度为18°C、陈化时间8天、提拉速度lOcm/min，室温下自然晾干后在550°C退火处理2小时得到120nm厚的薄膜。如图3所示，该实施例所制薄膜最大透过率为94. 8%，光电转换效率测试结果表明550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了
6.3%o实施例1 该实施例与实施例5不同之处在于，该实施例制备过程中正硅酸こ酷、无水こ醇、去离子水总用量、硝酸铽和硝酸锌的摩尔比为1:25:4:0. 6%:0.4%。各原料的具体用量为正硅酸こ酯7.5m l，无水こ醇48.6ml，去离子水2.4ml，Tb (NO3) 3 6H20 0. 09060g,Zn (NO3) 3 6H20 0. 03967g。镀膜过程中的陈化温度为23°C、陈化时间7天、提拉速度lOcm/min，室温下自然晾干后在550°C退火处理2小时得到123nm厚的薄膜。光电转换效率测试结果表明该实施例所制薄膜经550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 4. 8%。实施例8 该实施例与实施例5不同之处在于，该实施例制备过程中正硅酸こ酷、无水こ醇、去离子水总用量、硝酸铽和硝酸锌的摩尔比为1:25:4:0. 4%:0.8%。各原料的具体用量为正娃酸こ酯7.5ml,无水こ醇48.6ml，去离子水2.4ml，Tb (NO3) 3 6H20 0. 09060g,Zn (NO3) 3 6H20 0. 07934g。镀膜过程中的陈化温度为20°C、陈化时间7天、提拉速度lOcm/min，室温下自然晾干后在550°C退火处理2小时得到115nm厚的薄膜。光电转换效率测试结果表明该实施例所制薄膜经550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 5. 5%。实施例9:该实施例制备Eu3+O. 1%, Al3+O. 4% =SiO2溶胶材料，具体制备过程如下在室温下，将两等份的无水こ醇中的ー份与正硅酸こ酯混匀得到溶液A、另ー份与去离子水在室温下搅拌混匀后得到溶液B ;接着将溶液A与溶液B混合，经浓盐酸调节PH值为2-3后，在室温下搅拌Ih后得到混合液；接着将Al (NO3)2 9H20加入到该混合液中，70°C保温15min，自然冷却到室温，再加入Eu(NO3)3 6H20,室温搅拌4h，静置陈化后得到Eu3+O. 1%, Al3+O. 4% =SiO2溶胶材料；制备过程中，正硅酸こ酷、无水こ醇总用量、去离子水、硝酸铕和硝酸铝的摩尔比为1:20:4:0. 1%:0.4%。各原料具体用量如下正硅酸こ酯7.5ml，无水こ醇38.9ml，去离子水2.4ml，Eu (NO3) 3 * 6H20 0. 01427g,Al (NO3) 3 6H20 0. 04975g。以上述制备的Eu3+O. 1%, Al3+O. 4% =SiO2溶胶材料为镀膜前驱溶液，采用浸溃提拉法在玻璃片上镀膜，过程中陈化温度为25°C、陈化时间1. 5天、提拉速度9cm/min，室温下自然晾干后继续在马弗炉中于550°C条件下退火处理2h小时，得到103mm厚的薄膜。该实施例所制薄膜最大透过率为93. 4%，光电转换效率测试结果表明550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 3. 3%。实施例10 :该实施例与实施例7不同之处在于，该实施例制备过程中正硅酸こ酷、无水こ醇总用量、去离子水、硝酸铕和硝酸铝的摩尔比为1:20:4:0. 2%:0. 4%。各原料具体用量如下`正硅酸こ酯7.5ml，无水こ醇38.9ml，去离子水2.4ml，Eu (NO3) 3 6H20 0. 02853g,Al (NO3) 3 6H20 0. 04975g。镀膜过程中的陈化温度为15°C、陈化时间15天、提拉速度lOcm/min，室温下自然晾干后在550°C退火处理2小时得到102mm厚的薄膜。如图4所示，与Si02溶胶相比，掺了稀土后的Si02溶胶透过率提高且增透范围拓宽，同时该实施例所制薄膜的最大透过率为
94.5%，光电转换效率测试结果表明550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 5. 6%。实施例11 :该实施例与实施例7不同之处在于，该实施例制备过程中正硅酸こ酷、无水こ醇、去离子水、硝酸铕和硝酸铝的摩尔比为1:20:4:0. 5%:0. 4%，各原料具体用量如下正硅酸こ酯7.5ml，无水こ醇38.9ml，去离子水2.4ml，Eu (NO3) 3 * 6H20 0. 07133g,Al (NO3) 3 6H20 0. 04975g。该实施例所制薄膜最大透过率为93. 7%，光电转换效率测试结果表明550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 4. 5%。实施例12 该实施例中复合薄膜的制备过程如下
I)按照钛酸丁酯总无水こ醇去离子水=1:26. 5:1的摩尔比，将钛酸丁酯和ー半量无水こ醇在室温下混匀得到溶液C，另一半无水こ醇和去离子水各自在室温下搅拌混匀得到溶液D，接着将溶液C与溶液D混合，经浓盐酸调节PH值为2-3后，在室温下搅拌4h、静置陈化24h，从而制得TiO2溶胶；2)以TiO2溶胶为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法(陈化温度为29°C、陈化时间I天、提拉速度8. 5cm/min)在玻璃上制第一层薄膜,待第一层薄膜晾干后，接着以实施例10制备的Eu3+O. 2%, Al3+O. 4% =SiO2溶胶材料为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法(陈化温度为29°C、陈化时间I天、提拉速度8cm/min)在第一层薄膜上制第二层薄膜，待第二层薄膜晾干后在550°C条件下退火处理2小时后即得光波转换-减反射双功能复合薄膜。该实施例制备的薄膜的最大透过率可达96. 7%，光电转换效率测试结果表明550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 6. 8%。实施例13 该实施例的复合薄膜的制备过程如下按照钛酸丁酯总无水こ醇去离子水=1:26.5:1的摩尔百分比，将钛酸丁酯和一半量无水こ醇在室温下混匀得到溶液C，另一半无水こ醇和去离子水各自在室温下搅拌混匀得到溶液D，接着将溶液C与溶液D混合，经浓盐酸调节PH值为2-3后，在室温下搅拌Ih后，加入的硝酸铕，搅拌4h。静置陈化24h，从而形成Eu掺杂的TiO2溶胶；该制备过程中钛酸丁酷、总无水こ醇、去离子水和硝酸铕的摩尔比为1:26. 5:1:0. 2% ；
以Eu掺杂的TiO2溶胶为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法(陈化温度为20°C、陈化时间7天、提拉速度8cm/min)在玻璃上制第一层薄膜，待第一层薄膜晾干后，接着以实施例10制备的Eu3+O. 2%, Al3+O. 4% =SiO2溶胶材料为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法(陈化温度为16°C、陈化时间7天、提拉速度8cm/min)在第一层薄膜上制第二层薄膜,待第二层薄膜自然晾干后在550°C条件下退火处理2小时后即得光波转换-减反射双功能薄膜。如图5所示，该实施例制备的薄膜的最大透过率可达99. 5%，光电转换效率测试结果表明550°C退火后光电转换效率比镀膜前増加了 7. 4%。
权利要求
1.ー种光波转换-减反射双功能溶胶材料，其特征在干，该溶胶材料的分子式为Am，Bn, :Si02，其中 当 A 为 Tb3+ 时B 为 Zn2+、0. 2% ≤ m ≤ 0. 6%、0. 2% ≤ n ≤ 0. 8%,或者，B 不存在、0. 2% ≤ m ≤ 0. 6% ；当 A 为 Eu3+ 时B 为 Al3+、0. 1% ≤ m ≤ 0. 5%、n=0. 4%。
2.—种权利要求1所述光波转换-减反射双功能溶胶材料的制备方法，其特征在干，该制备方法的具体步骤如下 步骤一，在18 32°C条件下，将两等份无水こ醇中的ー份与正硅酸こ酯混匀得到溶液A、另ー份与去离子水混匀得到溶液B ;接着将溶液A和溶液B混匀并用盐酸或硝酸调节其PH值为2 3后，得到混合液；其中正硅酸こ酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为1: (15 25) :4 ； 步骤ニ，在18 32°C条件下，在步骤ー制得的混合液中加入硝酸铽混匀后制得光波转换-减反射双功能溶胶材料，其中硝酸铽、正硅酸こ酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为(0. 2% 0. 6%) :1: (15 25) :4 ; 或者，在70°C条件下，将硝酸锌加入到步骤一所制得的混合液中，混匀并冷却到18 32°C后，加入硝酸铽混匀后制得光波转换-减反射双功能溶胶材料，其中硝酸锌、硝酸铽、正硅酸こ酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为(0. 2% 0.8%) : (0. 2% 0.6%) :1: (15 25):4 ; 或者，在70°C条件下，将硝酸铝加入到步骤一所制得的混合液中，混匀并冷却到18 32°C后，加入硝酸铕混匀后制得光波转换-减反射双功能溶胶材料，其中硝酸铝、硝酸铕、正硅酸こ酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为0. 4%: (0. 1% 0. 5%) :1: (15 25):4。
3.ー种利用权利要求1或2所述光波转换-减反射双功能溶胶材料在玻璃上镀制薄膜的方法，其特征在干，该方法以权利要求1或2所述光波转换-减反射双功能溶胶材料为镀膜前驱溶液，采用浸溃提拉法在玻璃上镀制湿膜，待湿膜干燥后在550°C条件下进行退火处理后即得光波转换-减反射双功能薄膜。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述浸溃提拉法的エ艺条件为陈化温度15°C 30°C、陈化时间I天 15天、提拉速度7 llcm/min。
5.ー种利用权利要求1或2所述光波转换-减反射双功能溶胶材料在玻璃上镀制复合薄膜的方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下 步骤(一)，在18 32°C条件下，将两等份无水こ醇中的一份与钛酸丁酯混匀得到溶液C、另ー份与去离子水混匀得到溶液D ;接着将溶液C和溶液D混匀并用盐酸或硝酸调节其PH值为2 3后，得到ニ氧化钛溶胶；其中钛酸丁酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为 I 26. 5:1。
步骤(ニ)，以步骤(一)制备的ニ氧化钛溶胶为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法在玻璃上制第一层薄膜，待第一层薄膜晾干后，接着以权利要求1或2所述光波转换-减反射双功能溶胶材料为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法在第一层薄膜上制第二层薄膜，待第二层薄膜晾干后在550°C条件下退火处理后即得光波转换-减反射双功能复合薄膜。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述浸溃提拉法的エ艺条件为陈化温度15°C 30°C、陈化时间I天 15天、提拉速度7 llcm/min。
7.ー种利用权利要求1或2所述光波转换-减反射双功能溶胶材料在玻璃上镀制复合薄膜的方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下 步骤(1)，在18 32°C条件下，将两等份无水こ醇中的一份与钛酸丁酯混匀得到溶液C、另ー份与去离子水混匀得到溶液D ;接着将溶液C和溶液D混匀并用盐酸或硝酸调节其PH值为2 3后，得到ニ氧化钛溶胶；在18 32°C条件下，在ニ氧化钛溶胶中加入硝酸铕混匀后制得稀土掺杂ニ氧化钛溶胶，其中硝酸铕、钛酸丁酷、无水こ醇总用量和去离子水的摩尔比为0. 2%: 1:26. 5:1 步骤(2)，以步骤(I)制备的稀土掺杂的ニ氧化钛溶胶为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法在玻璃上制第一层薄膜，待第一层薄膜晾干后，接着以权利要求1或2所述光波转换-減反射双功能溶胶材料为镀膜前驱液，采用浸溃提拉法在第一层薄膜上制第二层薄膜，待第二层薄膜晾干后在550°C条件下退火处理后即得光波转换-减反射双功能复合薄膜。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述浸溃提拉法的エ艺条件为陈化温度15°C 30°C、陈化时间I天 15天、提拉速度7 llcm/min。
9.如权利要求4、6或8所述的方法，其特征在于，所述浸溃提拉法的エ艺条件为陈化温度20 25°C、陈化时间I天 4天、提拉速度8cm/min。
全文摘要
本发明公开了一种光波转换-减反射双功能溶胶材料及其薄膜的制备方法。所公开的光波转换-减反射双功能溶胶材料的分子式为Am，Bn，SiO2，当A为Tb3+时B为Zn2+、0.2%≤m≤0.6%、0.2%≤n≤0.8%，或者，B不存在、0.2%≤m≤0.6%；当A为Eu3+时B为Al3+、0.1%≤m≤0.5%、n=0.4%。其薄膜制备方法是在正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水的混合溶液中加入可溶性稀土盐和/或可溶性金属盐，经水解缩聚、陈化后的溶胶用提拉法在玻璃表面涂膜，湿膜经干燥、退火具有光波转换-减反射功能。本发明通过调节前驱溶液溶剂添加量、金属和稀土盐的种类和掺入量、提拉速度、膜层数等制备工艺来调控薄膜的折射率和厚度，实现光波转换和减反射效果。
文档编号C03C17/34GK103058529SQ20121059202
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者胡晓云, 冀若楠, 张倩, 王利明, 樊君, 刘恩周, 张德恺, 马益平, 詹苏昌, 王越 申请人:西北大学