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CN103261812A - 类玻璃聚合物型抗反射膜、其制备方法以及使用该膜的光吸收装置 - Google Patents

类玻璃聚合物型抗反射膜、其制备方法以及使用该膜的光吸收装置 Download PDF

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CN103261812A CN2011800594112A CN201180059411A CN103261812A CN 103261812 A CN103261812 A CN 103261812A CN 2011800594112 A CN2011800594112 A CN 2011800594112A CN 201180059411 A CN201180059411 A CN 201180059411A CN 103261812 A CN103261812 A CN 103261812A
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antireflective
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托德·G·佩特
蒂莫西·J·赫布林克
罗宾·E·赖特
莫塞斯·M·大卫
唐纳德·J·穆克卢尔
马克·A·斯特罗贝尔
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3M Innovative Properties Co
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Abstract

本发明公开了一种透明的抗反射结构化膜(10)，所述抗反射结构化膜包括具有结构化面(14)的结构化膜基底(12)，并且具有，例如，棱柱凸肋(16)形式的抗反射结构限定结构化表面。所述结构化面是抗光反射的，并且至少相当大一部分的所述结构化表面包括类玻璃表面。至少所述抗反射结构包含交联有机硅弹性体材料，并且所述类玻璃表面包含SiO2化学计量。本发明公开了一种太阳光能吸收装置，所述太阳光能吸收装置包括所述透明抗反射结构化膜，所述透明抗反射结构化膜设置为在光能被所述光吸收器吸收时，位于光源和所述光吸收器的光能接收面之间。

Description

类玻璃聚合物型抗反射膜、其制备方法以及使用该膜的光吸收装置
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求于2010年12月8日提交的美国临时专利申请No.61/421047的权益，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。
本发明涉及透明抗反射结构化膜，具体地讲，涉及包含交联有机硅弹性体材料的透明抗反射结构化膜，更具体地讲，涉及包括具有类玻璃表面的抗反射结构的此类膜、制备此类膜的方法和包含此类膜的光吸收装置。
背景技术
由于基于燃烧化石燃料的常规发电（例如，基于石油和煤炭的发电厂）的成本升高以及对于减少伴随的温室气体的需要，非常规电源中的投资已增加。例如，美国能源部已在太阳能发电（例如，基于太阳能的热水生成和发电）的研究和开发中进行了大量投资。其中一种这样的非常规发电源是使用光伏电池来将太阳光能转化为电。太阳光能还被用来直接或间接地加热水以供住宅和商业使用。随着关注程度的增高，还需要改善此类非常规太阳能技术吸收光能的效率并从而增加可供使用的太阳能的量。
发明内容
本发明提供了一种通过使更多可用的光能进入相应的吸光元件（例如，光伏电池）来提高太阳能和其他光能吸收技术的效率（即，增大能量产生潜能）的方法。
有机硅弹性体以其可在长期暴露于紫外光下保持稳定性而著称，并且可以是光学透明并坚韧的。但是，有机硅弹性体还具有易于吸引、粘附和保留污物和尘粒的易粘表面。直到现在，有机硅弹性体这一粘附并保留污物和粉尘的特性使其不适于形成光能吸收或转换装置（例如，用于光伏电池的光学透明的棱镜盖板）的暴露表面。根据至少部分发现，本发明基于通过处理有机硅弹性体材料的结构化表面使其变成包含SiO2化学计量的类玻璃表面，可明显降低该有机硅弹性体表面的粘著性，并且其对污物和尘粒粘附的抵抗性明显增加。
在本发明的一个方面，提供了包括结构化膜基底的透明抗反射结构化膜、片材、幅材等，该基底包括具有抗反射结构的结构化面，该抗反射结构限定抗光反射的结构化表面。至少该抗反射结构包含交联的有机硅弹性体材料，其全部、大部分或至少相当大一部分的结构化表面包括类玻璃表面，并且该类玻璃表面包含SiO2化学计量。
有利的是，该类玻璃表面包含超过约50摩尔%的SiO2。或者，可能有利的是，该类玻璃表面包含的SiO2在从超过约50摩尔%至约90摩尔%的范围内。还可能有利的是，该类玻璃表面包含的SiO2在从至少约60摩尔%至约90摩尔%的范围内。优选地，该类玻璃表面包含至少约60、65、70、75、80或85摩尔%的SiO2。该类玻璃表面可包含至少一些量的SiOH。如本文所用，任何对SiOH的引用不仅包括SiOH，还包括含有Si和OH的其他成分。
有利的是，仅每个抗反射结构的外层类似玻璃（即，每个抗反射结构具有类玻璃表面）。抗反射结构可从结构化膜基底的基座部分或背衬突出。类玻璃表面的深度取决于用于在抗反射结构的至少大部分上形成类玻璃表面的处理（例如，火焰处理温度和持续时间、紫外线辐射强度和持续时间、氧气等离子功率和持续时间等）的设置（例如，强度和/或持续时间）。
在本发明的另一个方面，根据本发明提供了一种制备透明抗反射结构化膜的方法。该方法包括提供具有结构化面的结构化膜基底，该结构化面包括限定抗光反射的抗反射结构化表面的抗反射结构，其中至少该抗反射结构包含交联的有机硅弹性体材料；并处理抗反射结构化表面以将限定至少相当大一部分抗反射结构化表面的交联有机硅弹性体材料转化成包含SiO2化学计量的类玻璃材料，使得至少相当大一部分的抗反射结构化表面包括具有SiO2化学计量的类玻璃表面。
提供结构化膜基底的步骤可包括提供有机硅前体材料，该有机硅前体材料可固化以形成交联的有机硅弹性体材料；使有机硅前体材料形成结构化膜基底的形状；以及使有机硅前体材料固化以形成结构化膜基底。
在本发明的另一个方面，提供了一种光能吸收装置（例如，太阳能热水系统、光伏发电系统等），其包括光吸收器（例如，太阳能热水循环管或其他导管、光伏电池等）和透明的抗反射结构化膜。其中光吸收器具有光能接收面，并且至少在来自光源的光能被光吸收器吸收时，透明的抗反射结构化膜被设置在光源（例如，太阳）和光能接收面之间。光能吸收装置（例如，太阳能转换装置）用于广泛的应用中，包括地球上的应用和天基应用。在一些实施例中，太阳能转换装置可附接到路基、水基、空基和/或天基载体上，例如，汽车、飞机、火车、轮船或航天卫星。这些环境中的多个可能会对有机聚合物材料非常不利。
在本发明的另一个方面，提供了一种用于制备光能吸收装置的方法。该方法包括提供根据本发明的透明抗反射结构化膜；提供具有光接收面的光吸收器；将抗反射结构化膜相对于光吸收器固定，使得光能够穿过抗反射结构化膜到达光吸收器的光接收面。
如本文所用并且除非另外指明，术语“膜”与片材、幅材及类似结构是同义的。
如本文所用，术语“透明”是指结构（例如，本发明的膜）允许所需带宽的光透射通过的能力。如该术语在本文中所用，结构可以在被认为不是澄清的同时仍是透明的。也就是说，如该术语在本文中所用，结构可以被认为是混浊的并且仍是透明的。期望根据本发明的透明结构允许至少85%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%或98%的光透射通过。本发明可使用宽带光波长。例如，可期望本发明对在从约400nm至约2500nm的波长段内的光透射是透明的。该波段通常对应于包括近红外(IR)光的可见光波段。
如本文所用，术语“抗反射结构”是指能改变光的入射角而使得光超过临界角进入聚合材料并在内部透射的表面结构。
如本文所用，术语“类玻璃表面”是指有机硅弹性体基底（即，包含交联有机硅弹性体材料、热塑性有机硅弹性体材料或此二者的基底）的表面，其中该表面包含二氧化硅(SiO2)化学计量并具有比得上或至少类似于100%玻璃表面所具有的对污物和尘粒附着的抵抗性（即，抗污性）和/或耐磨性。“类玻璃表面”可以是亲水性的，但是可以无需是亲水性的。另外，在进行如下文所述的沾污测试、落砂测试或这两个测试之后，“类玻璃表面”表现出其预期的光能吸收应用可接受的透光程度。如本文所用，当该表面表现出对沾污测试、落砂测试或这两个测试所需的抵抗性时，一部分抗反射结构化表面基本上类似玻璃，如这些测试对透光程度的影响和/或在如此测试后类玻璃表面所表现出的透光率变化所证实的那样。
如本文所用，术语“二氧化硅或SiO2化学计量”是指含有在比例上充分接近二氧化硅的化学计量（即，氧气：硅为2:1）的硅和氧的组合物，该组合物具有二氧化硅玻璃的至少一些特性。例如，当某一组合物的氧与二氧化硅的比率为至少1.25:1.00、至少1.5:1.0、至少1.75:1.00以及优选更接近或等于约2.0:1.0的氧与硅比率时，它具有二氧化硅化学计量。
出现在说明书和权利要求书中的术语“含有”、“包含”、“包括”及其变型不具有限制的意思。
词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可以提供某些有益效果的本发明的实施例。然而，在相同的情况或其他情况下，其他实施例也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的表述并不暗示其他实施例是不可用的，且并非意图将其他实施例排除在本发明范围之外。
如本文所用，除非上下文另行明确指出，否则“一个”、“所述”、“至少一个”和“一个或多个”可互换使用。
术语“和/或”意指一个或所有列出的元件或任意两个或更多个所列元件的组合（例如，使用UV光、UVO、氧等离子体和/或加热以处理抗反射结构化表面意指使用UV光、UVO、氧等离子体、加热或这三者的任意组合）。
在本文中，通过端点表述的数值范围包括该范围内包括的所有数字（例如，1至5的范围包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、4.6、5、5.3等）以及该范围内的任何范围。
如本文所公开的抗反射结构化膜的使用已呈现出被反射并且未到达光能吸收装置的光吸收元件的光量的减少。例如，这样的抗反射结构化膜已使得常规的光伏太阳能模块得以实现约3%至约7%范围内的平均输出功率增加。通过改善抗反射结构化膜的暴露表面的抗污物和尘粒粘附性（即，抗污性）和/或耐磨性，本发明可有助于在光能吸收装置的使用寿命期间保持穿过此类抗反射结构化膜的透光性。通过这种方式，本发明可有助于减少由这种光能吸收装置的光暴露表面反射的入射光的量。具体地讲，与不具有类玻璃表面的相同有机硅弹性体材料以及与用其他聚合物材料（例如，聚氨酯）制成的相同结构化面相比，由于具有类玻璃表面，因此本发明的结构化面更容易清洁（即，更能防止污物粘附）并且具有相对良好的机械耐久性（例如，抗落砂性）。积聚在这种结构化面上的污物和尘粒也可相对更容易地清洁。
光能吸收装置和尤其是抗反射结构化膜的结构化面可暴露于来自外部环境的多种不利条件。例如，这种结构化面可暴露于可能损坏结构化面的结构化表面的环境要素，如雨、风、雹、雪、冰、扬沙等。此外，长期暴露于其他环境条件，如暴露于来自太阳的热和UV辐射，也可能引起结构化面的劣化。例如，许多聚合型有机材料易于因反复暴露于UV辐射而分解。光能吸收装置（如太阳能转换装置）的耐候性一般以年衡量，因为期望材料可以运作多年而不出现性能退化或性能损失。期望该材料可以经受多达20年的户外暴露而不出现光透射或机械完整性的显著损失。典型的聚合物有机材料无法经受得起在户外暴露很长时间，如20年，而不出现光透射或机械完整性的损失。在至少一些实施例中，本发明的结构化面预期具有抗污性和/或至少约5年到至少约20年范围内和可能更长（例如，至少约25年）的机械耐久性。此外，由于其由有机硅材料制成，故所述结构化面可呈现出至少约15年、约20年或甚至约25年的长期UV稳定性。
在本发明的附图和详细描述中，还展示和描述了本发明的这些及其他潜在优点，其中相似的附图标记用于代表类似部件。然而，应当理解，附图和描述仅用于举例说明的目的，而不应被理解为是对本发明范围的不当限制。
附图说明
在附图中：
图1是本发明的透明抗反射结构化膜实施例的侧边视图；
图2是本发明的替代形式的透明抗反射结构化膜实施例的侧边视图；
图3是本发明的另一透明抗反射结构化膜实施例的侧边视图；
图4是光能吸收装置实施例的侧视图，其设置有透明抗反射结构化膜以增加由光吸收器吸收的光量；和
图5是另一光能吸收装置实施例的侧视图，其示出在如此增加由光吸收器吸收的光量时反射入射光的路径。
具体实施方式
以下描述更具体地举例说明了示例性实施例。在描述本发明的以下实施例时，为清楚起见使用特定的术语。然而，本发明并非意图受限于如此选择的特定术语，并且每一个如此选择的术语都包括相似地工作的所有技术等同物。此外，相同的标号用于辨识不同的所示实施例中相同或类似的元件。
除非有相反的指示，在上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容而寻求获得的所需特性而变化。
参见图1，示例性透明抗反射结构化膜10包括具有主结构化面14的结构化膜基底12，该主结构化面具有例如抗光反射的棱镜凸肋16形式（参见图5）的抗反射结构。每个抗反射结构（例如，凸肋）16具有顶锥角α、谷-峰高度HTP和暴露的结构化表面18。两个邻近的抗反射结构（例如，凸肋）16限定其间的谷角度β和峰-峰距离DPP。膜10还包括抗反射结构16从其延伸的基座部分20。基座部分20可以如图所示作为结构16的一部分一体地形成，或者可以如虚线21所示作为单独的层形成。为了提高耐久性，可期望提供具有圆形峰RP和圆形谷RT的凸肋16。
结构化膜基底12包含交联的有机硅弹性体材料。有机硅弹性体材料可以是例如可被热固化或冷凝固化的两部分式有机硅橡胶（例如，Momentive RTV615有机硅(Momentive RTV615Silicone)）、可被电子束固化的聚二甲基硅氧烷（例如，得自位于宾夕法尼亚州莫里斯维尔(Morrisville,PA)的Gelest公司的DMS-S51）等或它们的组合。可用于形成结构化表面的有机硅材料的其他具体例子为其他氢化硅烷化的固化有机硅，例如，得自道康宁公司(Dow Corning)的Sylgard184或得自威凯化学品公司(Wacker Chemie AG)的Elastosil601；冷凝固化有机硅，例如得自道康宁公司(Dow Corning)的732和734RTV有机硅，以及电子束交联有机硅，例如得自Gelest公司的DMS-S42或得自瓦克公司(Wacker)的EL聚合物NA(EL Polymer NA)。
将结构化面14暴露于处理中，该处理可将限定每个结构16的全部、大多数或至少相当大一部分的表面18的交联有机硅弹性体材料转化成包含SiO2化学计量的类玻璃材料。这种处理可包括例如将有机硅材料暴露于真空紫外线(VUV)光（例如，172nm Excimer VUV灯处理）、真空紫外光和臭氧(VUVO)、火焰处理、氧等离子体以及可转化有机硅弹性体材料中的硅原子以具有SiO2化学计量的任何其他处理之一或它们的组合。该类玻璃材料可形成为进入每个结构16中的深度D。类玻璃材料的深度取决于处理的曝光强度和/或持续时间。因此，类玻璃材料可被形成具有深度D，以在每个结构16中留出交联有机硅弹性体材料的芯部或剩余部22或留出完全由类玻璃材料形成的每个结构16。对于后一个实施例，可能存在有膜基底12的剩余部（例如，在虚线21下），该剩余部由未处理的有机硅弹性体材料制成。形成结构化表面18的材料所含的硅氧组合物越接近SiO2化学计量，表面18将越能够抵抗污物和尘粒粘附（由沾污测试结果所示）、耐磨损（由落砂测试结果所示）或这两者。
不希望受理论束缚，据信类玻璃表面通过高能光子吸收或通过热氧化在抗反射结构上和附近使Si-C键断裂而形成。在断裂此Si-C键之后，生成SiOH，其冷凝以形成SiO2化学计量。
可期望膜10或根据本发明的任何其他透明抗反射结构化膜可与可选的透明支承背衬24联合使用。对于这样的实施例，支承背衬24具有主面24a，结构化膜基底12还包括主背衬面12a，其粘合到支承背衬24的主面24a以形成透明的强化抗反射结构化膜。支承背衬24可包含聚合物材料或玻璃或其他透明陶瓷材料。示例性的聚合物材料可包括聚(甲基)丙烯酸甲酯(PMMA)膜、聚偏二氟乙烯(PVDF)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、涂有底漆的PET膜、聚碳酸酯膜、交联的聚氨酯膜、丙烯酸酯膜、乙烯-四氟乙烯(ETFE)膜、氟化乙烯-丙烯(FEP)膜或它们的共混物中的至少一者或组合。紫外线吸收器（例如，得自汽巴嘉基公司(Ciba Geigy)的Tinuvin1577，以及均得自南卡罗来纳州邓肯的苏卡诺聚合物公司(Sukano Polymers Corporation,Duncan,SC)的Sukano TA11-10MB03PMMA-UVA和Sukano TA07-07MV02PET-UVA）可掺入到PMMA和PVDF与PMMA的共混物中以提高户外耐久性。其他透明的陶瓷材料可以是例如石英晶体等。透明的非织造或织造纤维材料或短切透明纤维也可用于形成支承背衬24。这种纤维材料可置于形成结构化膜10的有机硅弹性体材料中、置于结构化膜10之上或此两者均可。
选择的透明支承背衬24还可以是可耗散静电的。例如，支承背衬可包含一种或多种使支承背衬24能耗散静电的聚合物材料。为了耗散静电，透明支撑背衬24还可包括固有静电消散聚合物，例如可以商品名STATRITE X5091聚氨酯或STATRITE M809聚甲基丙烯酸甲酯得自路博润公司(Lubrizol Corp.)的那些。或者，静电耗散性盐（例如，得自3M公司(3M Company)的FC4400）可共混入用于制备透明支撑背衬24的聚合物(例如，PVDF)中。除此之外或者作为另外一种选择，结构化膜基底12可包含这种静电耗散性盐。
代替支承背衬或除支承背衬24外，还可能有利的是膜10或根据本发明的任何其他透明抗反射结构化膜，以与可选的湿气阻挡层26联合使用。在这样的实施例中，湿气阻挡层26可例如通过将抗湿阻挡层26经由一个或多个中间层（例如，支承背衬层24）间接地或直接地层合、涂布或粘结到结构化膜基底12的主背衬面12a上而形成。或者，湿气阻挡层26可通过配制膜10的组成以显示出湿气阻挡性质（例如，以抑制湿气吸收、渗透等）而形成。
防潮层可为（例如）阻隔组件或者国际专利申请No.PCT/US2009/062944、美国专利No.7,486,019和No.7,215,473以及公布的美国专利申请No.US2006/0062937A1中所公开的阻隔层中的一种或多种，这些专利文献全文以引用方式并入本文中。防潮层可能是有用的，因为有机硅具有高透湿率，而光伏电池通常对湿气敏感。因此，通过用防潮层作为背衬，本发明的透明抗反射结构化膜可直接用于对湿气敏感的光伏电池上（例如，铜/铟/镓/硒或CIGS光伏电池）。
参见图2，在本发明的透明抗反射结构化膜的另一个实施例10a中，主结构化面14暴露于一定程度/持续时间的处理，所述处理使每个抗反射结构16的所有有机硅弹性体材料转化成包含SiO2化学计量的类玻璃材料。在此实施例中，膜基底12的剩余部22保留了有机硅弹性体材料。虚线23将基底12的类玻璃材料部分与有机硅材料部分分离。
参见图3，在本发明的透明抗反射结构化膜的另一个实施例10b中，每个抗反射结构16从单独的基座部分20’延伸出来。单独的基座部分20’可以是一层或多层交联的有机硅弹性体材料，或该单独的基座部分20’可以是一层或多层不同材料（例如，像PMMA、PVDF和PET的较经济的材料）。该单独的基座部分20’通过任何合适的方法粘附或粘合到抗反射结构16，具体取决于在有机硅弹性体材料和不同材料之间的相容性。例如，基座部分20’可具有主面20a，该主面可任选地涂覆有底漆或经过处理（例如，电晕处理）或制备用于容纳和粘合每个有机硅弹性体抗反射结构16的主背衬面16a。例如，抗反射结构16可使用模具膜（未示出）形成，该模具膜具有形成在至少一个与抗反射结构16的所需图形匹配的主表面中的微复制图形。
可将一层所需的有机硅弹性体前体材料挤出、涂布或涂覆到基座部分面20a的表面上。然后，可使该模具膜的微复制主表面与该层有机硅弹性体前体材料接触以将涂覆的有机硅弹性体前体材料的暴露表面形成为所需的抗反射结构16的形状。或者，可将有机硅弹性体前体材料层挤出、涂布或涂覆到模具膜的微复制主表面上，然后可层合该涂覆的前体材料的暴露背表面或使之接触以与基座部分面20a的表面粘合。或者，当所有三层例如经过轧辊工位全部层合在一起时，可将有机硅弹性体前体材料层直接挤出、涂布或涂覆在模具膜的微复制主表面和基座部分面20a的表面之间。一旦形成的前体材料与基座部分面20a的表面接触后，有机硅弹性体前体材料最初会交联或固化，然后移除模具，再进行后续处理以至少在抗反射结构16的表面18中生成类玻璃材料。
抗反射结构可包括棱柱形、金字塔形、圆锥形、半球形、抛物线形、圆柱形和筒形结构中的至少一者或组合。包括棱柱的抗反射结构可具有小于约90度、小于或等于约60度、小于或等于约30度或者在约10度至最多约90度范围内的棱柱顶锥角α。这样的抗反射棱柱结构还可具有在约2微米至约2cm范围内的谷-谷或峰-峰间距或距离。包括棱柱的抗反射结构还可具有在约15度至约75度范围内的棱柱顶锥角。包括棱柱的抗反射结构还可具有在约10微米至约250微米范围内的谷-谷或峰-峰间距。在具有改善耐久性的抗反射结构16的一个实施例中，凸肋16具有半径为约5微米的圆形峰RP和谷RT、约53度的谷角度β、约50微米的峰-峰间距或距离DPP以及约37.7307微米的谷-峰高度HTP。
可能有利的是，抗反射结构具有小于约1.55的折射率，并且优选折射率小于约1.50。当抗反射结构包括棱柱结构（例如，线性棱柱结构或凸肋）时，可能有利的是每个棱柱从它们的底部到顶端逐渐变窄，其顶端具有小于约90度的顶角，并且该顶角优选小于或等于约60度。可能有利的是，这种棱柱结构具有在约10微米至约250微米范围内的谷-峰高度。还可能有利的是，这种棱柱结构具有在约25微米至约100微米范围内的谷-峰高度。
可能有利的是，在结构化表面暴露于沾污测试、落砂测试或这两种测试的组合之后，本发明的透明抗反射结构化膜具有至少约85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的透光率。这些测试将在下文中有所描述。还可能有利的是，在结构化表面暴露于沾污测试、落砂测试或这两种测试的组合之后，本发明的透明抗反射结构化膜具有小于10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的透光率变化。
本发明的透明抗反射结构化膜还可包含无机颗粒，并且优选地包含抗反射结构的有机硅弹性体材料中的纳米颗粒。这些颗粒可包含任何合适的无机材料（例如，二氧化硅、氧化锆、二氧化钛等，或它们的组合）。这种颗粒还可涂覆有硅烷表面改性剂以促进在有机硅中的分散性。这种颗粒可具有在最多至并且包括约2.0微米范围内的尺寸。二氧化硅颗粒可最多达到微米级，但是优选的是，由其他材料制成的颗粒可以纳米级使用（即，在约5nm至最多并包括约50nm的范围内）。这样的颗粒，尤其是纳米颗粒，也可以0重量%至最多并包括约60重量%的范围加到有机硅弹性体材料中。
参见图4，本发明的透明抗反射结构化膜10的任何实施例可用于光能吸收装置30中，例如，光源热能吸收装置（例如，太阳能热水系统）、光伏装置或任何其他光能吸收装置。此装置30还包括具有光能接收面32a的光吸收器32（例如，光伏电池），并且透明的抗反射结构化膜10相对于光吸收器32设置在光源（例如，太阳）和光能接收面32a之间。以此方式，来自光源的光能在被光吸收器32吸收之前穿过结构化膜10。可将膜10粘合、粘附、机械固定或设置成与光能接收面32a直接接触。或者，如果需要，可将透明的支承背衬24或其他中间层的一者或多者设置在膜10和光吸收器32之间。
参见图5，通过结合光能吸收装置30的光吸收器32一起使用本发明的透明抗反射结构化膜10，射到抗反射结构16的表面18上的入射光（由箭头40表示）可能会被多次反射（由箭头40R表示）。光40的这种多次反射增加了光40被折射到光吸收器32中的概率，以及增加了入射光的接收角。以此方式，使用这种透明的抗反射结构可增加装置30的效率和能量输出。
当光吸收装置为光伏装置时，该光吸收器为具有至少一个光伏电池的光伏模块以将太阳能或其他光能转化为电能。而抗反射结构化膜减少了表面反射，这可增加撞击到光伏电池上的光量，从而增加光能的产生。通过以此方式使用本发明的透明抗反射结构化膜，光能转化成电能的效率可改进至少约3%并且可能达到在约5%至最多并包括约10%的范围内的提高。由于透明抗反射结构为膜的形式，因此光伏电池可以是足够柔软和易弯的以折叠或卷绕成卷而不会损坏。
本发明的光能吸收装置可通过将抗反射结构化膜机械附接、粘结性粘合或固定到光吸收器以使得光可穿过抗反射结构化膜到达光吸收器（例如，光伏电池）的光接收面而制成。光吸收器可以是例如太阳能热水加热器或其他光生成热能吸收装置、用于将太阳能或其他光能转化成电能的光伏电池或它们的组合。
通过提供上述透明结构化膜基底，然后处理结构化表面使得全部、大多数或至少相当大一部分用于限定结构化表面的交联有机硅弹性体材料转化成包含SiO2化学计量的类玻璃材料，可制备根据本发明的透明的抗反射结构化膜。例如，通过将抗反射结构化表面暴露于任何合适的处理，例如，真空紫外(VUV)光（例如，172nm的准分子处理）、真空紫外光和臭氧(VUVO)、氧等离子体和加热（例如，感应加热、火焰处理等）的至少之一或它们的组合，可处理初始结构化膜基底的抗反射结构化表面以形成类玻璃表面。为了适用于高产量制备设置，需要相对迅速地进行这样的处理。具体地讲，例如，高速的（即，高产量的）网基制备方法可能会需要处理时间短至例如小于或等于约5分钟。同时，有机硅材料的表面需要在合适的能级下（例如，在小于50ppm氧气的氮气惰性气氛下10至50mW/cm2）处理足够的时间（例如，5至300秒的172nm准分子灯暴露）以产生从硅至SiO2化学计量的所需程度的转化。根据用于生成类玻璃表面的处理的设置（例如，强度和/或持续时间），可能存在未转化成类玻璃材料的结构化膜基底的剩余部分。如同所见，例如，在图2中，还可选择处理设置使得所有用于限定每个抗反射结构的交联有机硅弹性体材料转化成包含SiO2化学计量的类玻璃材料。或者，可选择处理设置使得每个抗反射结构的芯部保留有机硅弹性体材料（参见图1、3和4）。为了节约能量成本，可能有利的是将抗反射结构化表面转化成类玻璃表面的深度和程度最小化。
可通过提供可固化的有机硅弹性体前体材料以形成交联有机硅弹性体材料而制备透明的结构化膜基底。通过使用任何合适的形成技术，将该有机硅弹性体前体材料成型为结构化膜基底的形状。例如，适当尺寸的凹槽可形成在基底中，然后将该基底用作涂覆有有机硅弹性体前体材料的成形表面，以浇注具有结构化膜基底的抗反射结构的主结构化面。例如，可根据美国专利公布No.US2006/0234605中公开的技术和设备制备这种成形基底，所述专利全文以引用方式并入本文。采用此形状时，将有机硅弹性体前体材料固化以形成结构化膜基底。或者，可使用美国专利公布No.US2006/0234605中公开的工具在用作成形表面的聚合成形基底（例如，以膜的形式）中浇注适当尺寸的凹槽。根据所用的有机硅弹性体前体材料，固化处理可包括使前体材料经受交联处理（例如，热和/或辐射处理）。当前体材料为两部分式自固化有机硅弹性体材料时，该固化处理可包括在所述两个部分混合后，使前体材料与成形表面保持接触足够长的时间以允许发生交联。
选择以下实例仅为进一步地说明本发明的特征、优点和/或其他细节。然而，应当明确地理解，虽然这些实例可起到示例之用，但是不应以不当地限制本发明范围的方式理解其所用的具体成分、量以及其它条件和细节。
实例
实例1
将得自纽约州沃特福德(Waterford,New York)的迈图高新材料公司(Momentive Performance Materials)的RTV615Part A和RTV615PartB以10:1的比率混合，并且在四个石英载玻片上涂覆100微米厚。随后在对流烘箱中将有机硅涂覆的石英载玻片加热至85℃并保持30分钟，以交联/固化该热固化的有机硅弹性体前体材料。然后，将涂覆有交联有机硅（样品2-5）的这些载玻片暴露于如表1中所示的火焰处理。接着，通过纳米压痕分析这些经火焰处理的有机硅涂覆玻璃结构的储能模量。这些经火焰处理的有机硅涂覆玻璃结构的模量变化示于表1中。
表1
Figure BDA00003326166600151
实例2
将十四个7.6cm（3英寸）×5.1cm（2英寸）的载玻片（得自VWRInternational,LLC）涂覆纳米二氧化硅基底漆。纳米二氧化硅底漆由5重量%的比率为70:30的第一胶态二氧化硅（“NALCO1115胶态二氧化硅”(NALCO1115COLLOIDAL SILICA)）和第二胶态二氧化硅（“NALCO1050胶态二氧化硅”(NALCO1050colloidal SILICA)）的共混物与H2O组成，并用HNO3将pH值调整至2.5-2.0。通过用由该纳米二氧化硅底漆溶液浸湿的小擦拭物（以商品名“KIMTECH”得自位于佐治亚州罗斯韦尔的金佰利公司(Kimberly-Clark,Roswell,GA)）擦拭表面，向每个载玻片施加一薄层（约100纳米）均匀的底漆涂层。使该底漆在室温下干燥。将另外的固化有机硅（Sylgard184，得自密歇根州米德兰的道康宁公司(Dow Corning,Midland,MI)以10:1的比率混合并施加到涂有底漆的载波片表面上形成45微米厚的光滑涂层，然后充分固化超过48小时。对于样品6和7，未对有机硅的表面进行处理，而样品8至19通过使用商业批次等离子系统(Plasmatherm Model3032)进行氧气等离子处理，该系统被构造为使用27英寸低功率电极和中心气泵进行反应离子蚀刻(RIE)。使用依靠干燥机械泵(Edwards ModeliQDP80)的鲁氏鼓风机(Edwards Model EH1200)抽吸腔室。射频功率通过阻抗匹配网络由3kW、13.56Mhz的固态发生器(RFPP Model RF30H)提供。所述系统具有5mTorr的标称基础压力。气体的流速由MKS流速控制器控制。将用于等离子处理的基底置于低功率电极上。将有机硅涂覆的载玻片置于批次等离子装置的功率电极上。使用氧等离子体，通过在标准的500cm3/min的流速下，以3000瓦的等离子功率使氧气（氧气服务公司(Oxygen Service Corporation)，UHP等级）流动90秒，从而进行等离子处理。完成等离子处理后，排放腔室并移除样品。
将样品6至17与一个未涂布的平面载玻片一起周期性地进行下文所述的沾污测试#1，每个样品的测试前的初始透光率(Ti)、测试后的最终透光率(Tf)以及初始透光率和最终透光率之间的差值(Td)列于下面的表2（沾污测试#1结果）中。使用混浊度测量仪测试透光率。表格中的数据示出了与未处理的样品6和7相比，经氧气等离子处理的样品8至17表现出显著增加的透光率。透光率的此差值由经过另外处理的有机硅弹性体表面（样品8至17）造成，该有机硅弹性体表面比未处理过的样品6和7粘附和保留更少的污物。表2的数据还示出了经过处理的样品6至17具有与平面载玻片相当的透光率。
表2（沾污测试#1结果）
样品 氧气等离子处理后的时间(h) Ti Tf Td
6 未经过等离子处理 95.4 56.9 -38.5
7 未经过等离子处理 95.2 62.1 -33.1
8 1 95.3 94.5 -0.8
9 1 95.2 94.4 -0.8
10 8 95.5 94.4 -1.1
11 8 95.6 94.4 -1.2
12 32 95.6 95 -0.6
13 32 95.6 95.1 -0.5
14 197 95.9 94.6 -1.3
15 197 95.5 93.9 -1.6
16 1131 95.7 95.4 -0.3
17 1131 95.8 95.1 -0.7
平面载玻片 94.5 94.3 -0.2
将样品18和19进行下文所述的落砂测试，测试前的初始透光率(Ti)、测试后的最终透光率(Tf)以及初始透光率和最终透光率之间的差值(Td)列于下面的表3（落砂测试）中。表格中的数据还示出了经过处理的样品18和19具有与平面载玻片相当的透光率。
表3（落砂测试结果）
样品 氧气等离子处理后的时间(h) Ti Tf Td
18 1131 95.8 93.2 -2.6
19 1131 95.7 93.3 -2.4
平面载玻片 94.7 92.2 -2.5
在落砂测试之后，对样品18和19立即进行沾污测试，表示落砂测试后的透光率值的初始透光率(Ti)、表示沾污测试后的透光率值的最终透光率(Tf)以及初始透光率和最终透光率之间的差值(Td)列于下面的表4（紧接落砂测试之后的沾污测试#1结果）中。表格中的数据示出经过氧气等离子处理的有机硅样品在平面载玻片的2%的性能范围内。
表4（紧接落砂测试之后的沾污测试#1结果）
样品 Ti Tf Td
18 93.2 91.7 -1.5
19 93.3 91.9 -1.4
载玻片 92.2 92.3 0.1
实例3
将两个30.5cm（12英寸）×15.2cm（6英寸）的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材（以商品名“MELINEX618”得自弗吉尼亚州切斯特的杜邦帝人薄膜公司(DuPont Teijin Films,Chester,VA)）涂覆纳米二氧化硅基底漆。纳米二氧化硅底涂料由5重量%的比率为70:30的第一胶态二氧化硅（“NALCO1115胶态二氧化硅”(NALCO1115COLLOIDALSILICA)）和第二胶态二氧化硅（“NALCO1050胶态二氧化硅”(NALCO1050colloidal SILICA)）的共混物与H2O组成，并用HNO3将pH值调整至2.5-2.0。通过用由该纳米二氧化硅底漆溶液浸湿的小擦拭物（以商品名“KIMTECH”得自位于佐治亚州罗斯韦尔的金佰利公司(Kimberly-Clark,Roswell,GA)）擦拭表面，向每个载玻片施加一薄层（约100纳米）均匀的底漆涂层。使该底漆在室温下干燥。用切口棒涂布机将硅烷醇封端的聚二甲基硅氧烷流体（DMS-S51，得自位于宾夕法尼亚州莫里斯维尔(Morrisville,PA)的Gelest公司(Gelest Inc.,Morrisville,PA)）以100微米的厚度涂覆到涂有底漆的PET膜上。将具有有机硅涂层的PET膜用胶带固定在载体纤维网上并通过加速电压为190keV、剂量为10MRad的电子束。该电子束装置为宽带帘型电子束处理机（得自PCT工程系统公司(PCT Engineered Systems,LLC)）。从有机硅涂覆膜之一中切取六片（样品20、21、22、23、24和25），样品20、21、22和23具有有机硅涂层表面，该有机硅涂层表面在10mW/cm2的辐照度下暴露于172nm准分子灯（型号UER20-172，得自位于加利福尼亚州赛普里斯的Ushio America公司(Ushio America,Inc.,Cypress,CA)）120秒并用氮气吹扫。样品24和25未进行准分子灯处理。从其他有机硅涂覆膜中切取六片（样品26、27、28、29、30和31），该有机硅涂覆膜接收了120keV的四道次额外电子束剂量和15MRad/道次的剂量以进一步使该表面交联。然后，将样品26、27、28和29在10mW/cm2的辐照度下暴露于172nm准分子灯120秒。样品30和31未进行准分子灯处理。
将样品20、21、24、26、27和30进行下文所述的沾污测试#1，每个样品的测试前的初始透光率(Ti)、测试后的最终透光率(Tf)以及初始透光率和最终透光率之间的差值(Td)列于下面的表5（沾污测试#1结果）中。表格中的数据示出了与未处理的样品24和30相比，经过另外处理的样品20、21、26和27表现出显著增加的透光率。透光率的此差值由经过另外处理的有机硅弹性体表面（样品20、21、26和27）造成，该有机硅弹性体表面比未处理过的样品24和30粘附和保留更少的污物。表5的数据还示出了经过处理的样品20、21、26和27具有与表5的平面载玻片相当的透光率。该表还示出了与既未接收电子束也没有经过172nm准分子灯处理的样品24相比，样品30中的额外电子束交联即使在未进行172nm准分子灯处理的情况下仍产生较少的透光率损失。
表5（沾污测试#1结果）
样品 Ti Tf Td
20 95.9 95.2 -0.7
21 95.6 95.2 -0.4
24 96.5 55.5 -41
26 96 94.5 -1.5
27 95.9 93.3 -2.6
30 96.3 82.6 -13.7
将样品22、23、25、28、29和31进行下文所述的落砂测试，测试前的初始透光率(Ti)、测试后的最终透光率(Tf)以及初始透光率和最终透光率之间的差值(Td)列于下面的表6（落砂测试）中。与没有额外进行电子束交联的样品22和23相比，表格中的数据示出了在172nm准分子灯处理之前另外进行了电子束交联的样品28和29表现出增加的透光率（即，落砂测试结果）。该表还示出了与未接受额外的电子束交联或172nm准分子灯处理的样品25、仅接受172nm准分子灯处理的样品22和23以及接受了额外电子束交联和172nm准分子灯处理的样品28和29相比，在样品31中进行额外的电子束交联但不经过172nm准分子灯处理所产生的透光率损失较小。
表6（落砂测试结果）
样品 Ti Tf Td
22 96 84.5 -11.5
23 95.8 88 -7.8
25 96.2 92.5 -3.7
28 95.9 89.6 -6.3
29 95.9 90.2 -5.7
31 96.4 95.2 -1.2
实例4
将两个30.5cm（12英寸）×15.2cm（6英寸）的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材（以商品名“MELINEX618”得自弗吉尼亚州切斯特的杜邦帝人薄膜公司(DuPont Teijin Films,Chester,VA)）涂覆纳米二氧化硅基底漆。纳米二氧化硅底漆由5重量%的比率为70:30的第一胶态二氧化硅（“NALCO1115胶态二氧化硅”(NALCO1115COLLOIDALSILICA)）和第二胶态二氧化硅（“NALCO1050胶态二氧化硅”(NALCO1050colloidal SILICA)）的共混物与H2O组成，并用HNO3将pH值调整至2.5-2.0。通过用由该纳米二氧化硅底漆溶液浸湿的小擦拭物（以商品名“KIMTECH”得自位于佐治亚州罗斯韦尔的金佰利公司(Kimberly-Clark,Roswell,GA)）擦拭表面，向每个载玻片施加一薄层（约100纳米）均匀的底漆涂层。让该底漆在室温下干燥。将热固化有机硅弹性体（Sylgard184，得自密歇根州米德兰的道康宁公司(Dow Corning,Midland,MI)）涂覆在有底漆的PET和包括抗反射表面结构的聚丙烯模具膜之间。具有有机硅涂层的PET膜和聚丙烯模具膜在75℃下置于烘箱中90分钟，以固化有机硅涂层。从烘箱移除膜之后，移除模具膜，以得到附接到PET膜的表面结构化抗反射有机硅涂层。为了提供额外的交联以改善在有机硅表面结构的表面处的耐久性，将一片涂覆膜用胶带固定在载体纤维网上并通过加速电压为120keV、剂量为15MRad/道次（四道次）的电子束。该E-束装置为宽带帘型电子束处理机（得自PCT工程系统公司(PCT Engineered Systems,LLC)）。
从未接受额外电子束处理的有机硅涂覆膜之一中切取六片（样品32、33、34、和35），样品32和33具有有机硅涂层的表面，该有机硅涂层的表面在约10mW/cm2的辐照度下暴露于172nm准分子灯（Ushio型号UER20-172）300秒并用氮气吹扫。样品34和35未进行准分子灯处理。从接受了额外电子束处理的其他有机硅涂覆膜切取四片（样品36、37、38和39）。然后，将样品37和37在约10mW/cm2的辐照度下暴露于172nm准分子灯300秒。样品38和39未进行准分子灯处理。
将样品32、34、36和38进行下文所述的沾污测试#1，每个样品的测试前的初始透光率(Ti)、测试后的最终透光率(Tf)以及初始透光率和最终透光率之间的差值(Td)列于下面的表7（沾污测试#1结果）中。表格中的数据示出了与未处理的样品34和38相比，经过172nm准分子灯处理的样品32和36表现出显著增加的透光率。透光率的此差值由经过172nm准分子灯处理的有机硅弹性体表面（样品32至36）造成，该有机硅弹性体表面比未处理过的样品34和38粘附和保留更少的污物。表7的数据还示出在172nm准分子灯处理之前另外进行了电子束交联的样品36与仅进行了172nm准分子灯处理的样品32相比，可得到更好的沾污测试结果。
表7（沾污测试#1结果）
样品 Ti Tf Td
32 101 97.6 -3.4
34 101 73.2 -27.8
36 101 99.3 -1.7
38 101 93.6 -7.4
将样品33、35、37和39进行下文所述的落砂测试，测试前的初始透光率(Ti)、测试后的最终透光率(Tf)以及初始透光率和最终透光率之间的差值(Td)列于下面的表8（落砂测试）中。与未进行172nm准分子灯处理的样品35和39相比，表格中的数据示出了经过172nm准分子灯处理的样品33和37表现出增加的透光率（即，落砂测试结果）。还发现，与没有额外进行电子束交联的样品33和35相比，在172nm准分子灯处理之前另外进行了电子束交联的样品37和39表现出增加的透光率（即，落砂测试结果）。
表8（落砂测试结果）
样品 Ti Tf Td
33 101 95.7 -5.3
35 101 90.4 -10.6
37 101 96.4 -4.6
39 101 94.4 -6.6
在落砂测试之后，对样品33、35、37和39立即进行沾污测试#1，表示落砂测试后的透光率值的初始透光率(Ti)、表示沾污测试后的透光率值的最终透光率(Tf)以及初始透光率和最终透光率之间的差值(Td)列于下面的表9（落砂测试之后的沾污测试#1结果）中。表格中的数据示出了与未进行额外电子束表面处理的样品33和35相比，经过额外的电子束表面处理的样品37和39在沾污测试之后保持了样品的抗污性，表现为减少了透光率损失。
表9（落砂测试之后的沾污测试#1结果）
样品 Ti Tf Td
33 95.7 86.6 -9.1
35 90.4 70.5 -19.9
37 96.4 94.2 -2.2
39 94.4 91.3 -3.1
实例5
硅烷醇封端的聚二甲基硅氧烷（得自Gelest的PDMS-S51）以25微米的厚度涂覆到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)（以商品名“MELINEX618”得自弗吉尼亚州切斯特的杜邦帝人薄膜公司(DuPont Teijin Films,Chester,VA)）片材上，该片材涂有SS4120（得自纽约州沃特福德的迈图高新材料公司(Mometive Performance Materials,Waterford,NY)）。将具有有机硅涂层的PET膜用胶带固定在载体纤维网上并通过加速电压为160keV、剂量为12MRad的电子束。该E-束装置为宽带帘型电子束处理机（得自PCT工程系统公司(PCT Engineered Systems,LLC)）。然后将有机硅涂覆的PET膜切割成六片。将两片这样的有机硅涂覆PET片材（样品41和44）浮在位于6.4mm厚铝板顶部的水薄膜上，然后通过将涂覆表面暴露于约2000℃的火焰20秒而进行火焰处理。将另外两片有机硅涂覆PET片材（样品42和45）在140kV和12毫拉德/道次下暴露于另外的5道次电子束处理以进一步使有机硅的表面交联，然后浮在位于6.4mm厚铝板顶部的水薄膜上并且暴露于约2000℃的火焰20秒。剩下的有机硅涂覆PET片材（样品40和43）未进行另外的处理。
将样品41和42进行下文所述的沾污测试#2，每个样品的测试前的初始透光率(Ti)、测试后的最终透光率(Tf)以及初始透光率和最终透光率之间的差值(Td)列于下面的表10（沾污测试#2结果）中。表格中的数据示出了与未处理的样品40相比，经过另外处理的样品41和42表现出显著增加的透光率。透光率的此差值由经过另外处理的有机硅弹性体表面（样品41和42）造成，该有机硅弹性体表面比未处理过的样品40粘附和保留更少的污物。表10的数据还示出了在火焰处理之前进行另外的交联（即，样品42）可产生更好的沾污测试结果。
表10（沾污测试#2结果）
样品 Ti Tf Td
40 95.4 87.3 -8.1
41 95.2 92.5 -2.7
42 95.1 93 -2.1
将样品43、44和45进行下文所述的落砂测试，测试前的初始透光率(Ti)、测试后的最终透光率(Tf)以及初始透光率和最终透光率之间的差值(Td)列于下面的表11（落砂测试）中。表格中的数据示出了与未处理的样品43相比，经过另外处理的样品45表现出显著增加的透光率。透光率的此差值由经过另外处理的有机硅弹性体表面（样品45）造成，该有机硅弹性体表面比未处理过的样品43粘附和保留更少的污物。表格中的数据还示出了与未另外进行交联的样品44相比，在火焰处理之前另外进行了交联的样品45表现出增加的透光率（即，落砂测试结果）。
表11（落砂测试结果）
样品 Ti Tf Td
43 96.5 92.4 -4.1
44 96.2 91.5 -4.7
45 95.2 92.1 -3.1
测试方法
沾污测试#1
使用由95mm正方形塑性皮式培养皿（以商品名Falcon35112得自Becton Dickinson Labware）构成的装置测试涂层防污性；该皮式培养皿的下半部钻有5cm的孔。用胶带将一个5cm×8cm的涂覆样品粘附在皮式培养皿的外部上，盖住5cm的孔，使得样品的涂布表面面向皮式培养皿的内部并直接暴露于试验污物。将50克亚利桑那试验污物（0-600微米分布；可得自明尼苏达州伯恩斯维尔的粉末技术公司(Powder Technology,Burnsville,MN)）置于皮式培养皿的下半部中，从而覆盖所述涂覆样品。牢固地合并皮氏培养皿的两半并以左右摇摆循环轻轻摇晃，使得污物在样品的表面上来回滚动。样品以每秒1次循环的速率摇晃60次循环。然后从试验装置取下样品并轻轻敲打以移除粘附得不紧的污物。在沾污测试前后用得自BYK-Gardner的Haze GardPlus测量涂覆样品的透射比。
沾污测试#2
如本文所用，该沾污测试涉及使透明抗反射结构化膜样品在装有100g细小/尘状Arizona污物的1加仑Nalgen广口瓶内部翻滚。将1.5"×2.5"样品附接到3"×5"的较大10密耳PET片材。样品和污物凭借在Nalgen广口瓶内部的挡板而翻滚，该广口瓶水平位于机动滚筒上。在两分钟的翻滚后，用罐装空气吹掉样品以移除多余的污物使得仅保留粘附到表面的污物。在沾污测试前后用得自BYK-Gardner的HazeGard Plus测量涂覆样品的透射比。
落砂测试
使用得自洪堡德制造公司(Humboldt MFG.Co.)的落砂磨损试验机（商品名为HP-1160）测试涂层耐磨性。用胶带将一个5cm×8cm的涂覆样品附加到居中于落砂管出口下面的试验平台。向为落砂管进料的料斗中装入1000g ASTM C778石英砂（得自美国硅石公司(US.SilicaCompany)）。打开闸门，砂开始通过落砂管下落100cm的距离并撞击到涂覆样品的表面上。用水冲洗磨损表面5秒钟，然后用湿的KimWipe（金佰利公司(Kimberly-Clark)）轻轻擦拭表面。再用干的KimWipe轻轻将样品擦干。在落砂测试前后用得自BYK-Gardner的Haze Gard Plus测量涂覆样品的透射比。
本发明的示例性实施例
抗反射膜实施例1
一种透明抗反射结构化膜、片材、幅材等，包括：
结构化膜基底，其具有主结构化面和主背衬面，所述结构化面包括限定结构化表面和抗光反射的抗反射结构，至少相当大一部分、大多数或全部所述结构化表面包括类玻璃表面，至少所述抗反射结构包含交联的有机硅弹性体材料，并且所述类玻璃表面包含SiO2化学计量。
膜实施例2
根据膜实施例1所述的膜，其中所述类玻璃表面包含进入每个所述抗反射结构中至少约1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100纳米或甚至更深深度的SiO2化学计量。
膜实施例3
根据膜实施例1所述的膜，其中所述类玻璃表面包含在每个所述抗反射结构中深度达到最多约100、110、120、130、140或150纳米或甚至更深（例如，1、2、3、4或5微米深）的所述SiO2化学计量。
膜实施例4
根据膜实施例1-3的任一项所述的膜，其中所述类玻璃表面包含最小量为至少约10摩尔%的碳原子或至少约20摩尔%的碳原子，或最多约40摩尔%的碳原子。据信在所述类玻璃表面中的相对大量的碳原子表明根据本发明使用相对短的时间处理所述有机硅材料可生成所述SiO2化学计量。
膜实施例5
根据膜实施例1至4中任一项所述的膜，其中所述抗反射结构包括棱柱、棱锥、圆锥、抛物形、半球状、圆柱形和柱形结构中的至少一种或它们的组合。
膜实施例6
根据膜实施例1至5中任一项所述的膜，其中所述抗反射结构包括棱柱，其棱柱顶端角小于约90度、小于或等于约60度、或在约10度至最多约90度的范围内，间距在约2微米至约2cm的范围内。
膜实施例7
根据膜实施例1至6中任一项所述的膜，其中所述抗反射结构包括棱柱，其棱柱顶端角在约15度至约75度的范围内，间距在约10微米至约250微米的范围内。
膜实施例8
根据膜实施例1至7中任一项所述的膜，其中所述抗反射结构包括棱柱，其谷至峰高度在约10微米至约250微米范围内。
膜实施例9
根据膜实施例1至8中任一项所述的膜，其中在所述结构化表面暴露于沾污测试、落砂测试或这两个测试之后，所述膜具有至少约80%、81%、82%、83%、84%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的透光率。
膜实施例10
根据膜实施例1至9中任一项所述的膜，其中在所述结构化表面暴露于沾污测试、落砂测试或这两个测试之后，所述膜具有小于10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的透光率变化。
膜实施例11
根据膜实施例1至10中任一项所述的膜，其中所述结构化表面具有至少约20MPa的储能模量，而每个抗反射结构的其余部分具有低于所述结构化表面的储能模量。
膜实施例12
根据膜实施例1-11的任一项所述的膜，还包含在至少所述抗反射结构的所述交联有机硅弹性体材料中的无机纳米颗粒（例如，二氧化硅、氧化锆、二氧化钛等的纳米颗粒）。这种颗粒可具有在最多至并且包括约2.0微米范围内的尺寸。二氧化硅颗粒可最多达到微米级，但是优选的是，由其他材料制成的颗粒可以纳米级使用（即，在约5nm至最多并包括约50nm的范围内）。这样的颗粒，尤其是纳米颗粒，也可以约0重量%至最多并包括约60重量%的范围加到所述有机硅弹性体材料中。
膜实施例13
根据膜实施例1-12的任一项所述的膜，其中所述结构化膜基底还包括所述抗反射结构从其延伸的基座部分。当所述基座部分和抗反射结构均由有机硅弹性体材料制备时，每个所述抗反射结构可具有大约相同的有机硅弹性体交联密度，并且所述基座部分可具有比每个所述抗反射结构低的有机硅弹性体交联密度。
膜实施例14
根据膜实施例1至13中任一项所述的膜，与具有主面的透明支撑背衬相结合，其中所述结构化膜基底还包括背衬面（例如，主背衬面），其结合到所述支撑背衬的所述主面，以形成强化的抗反射结构化膜。所述抗反射结构可形成所述强化抗反射结构化膜的暴露表面。
膜实施例15
根据膜实施例14所述的膜，其中所述透明支承背衬能消散静电。
膜实施例16
根据膜实施例1至15中任一项所述的膜，与阻隔层相结合，其中所述结构化膜基底还包括背衬面(例如，主背衬面)，并且所述阻隔层结合到所述结构化膜基底的背衬面。
膜实施例17
根据膜实施例16所述的膜，其中所述阻隔层为防潮层。
膜实施例18
根据膜实施例1至17中任一项所述的膜，其中每个所述抗反射结构具有有机硅弹性体交联密度梯度，有机硅弹性体交联密度越高，则越接近所述类玻璃表面，越低则越远离所述类玻璃表面。
膜实施例19
根据膜实施例1至18中任一项所述的膜，其中每个所述抗反射结构除了其类玻璃表面之外还具有芯部和剩余部分，形成所述芯部的所述交联有机硅弹性体材料具有低于形成所述剩余部分的所述交联有机硅弹性体材料的交联密度。形成所述芯部的交联有机硅弹性体材料可具有基本上均匀的交联密度，低于形成所述剩余部分的所述交联有机硅弹性体材料的交联密度。
光能吸收装置实施例1
一种光能吸收装置，包括：具有光能接收面的光吸收器；以及根据膜实施例1至19中任一项所述的透明抗反射结构化膜，其设置为在光能被所述光吸收器吸收时，位于光源和光吸收器的光能接收面之间。光能吸收装置可包括但不限于例如从光源（例如，太阳）吸收热能的热能吸收装置、将光转化成电能的光伏装置或任何其他光能吸收装置。
装置实施例2
根据装置实施例1所述的装置，其中所述光吸收装置为光伏装置，所述光吸收器包括具有至少一个光伏电池的光伏模块，所述抗反射结构化膜减少表面反射以将所述光伏模块的电能输出提高（即，提高将光能转化成电能的光伏模块的效率）至少约3%。有利的是，所述光伏模块的电能输出提高至少约5%，并且优选在约5%至约10%的范围内或甚至更多。
装置实施例3
根据装置实施例1或2所述的装置，其中所述光吸收器包括光伏电池，所述光吸收装置为足够柔软和易弯以折叠或卷绕成卷而不会损坏的光伏装置。
装置实施例4
根据装置实施例1或2所述的装置，其中所述光吸收装置包括刚性光伏模块。
装置实施例5
根据装置实施例1所述的装置，其中所述光吸收装置包括太阳能热板。
装置实施例6
根据所述装置实施例1、2、4和5中任一项所述的装置，其中所述结构化膜基底被层合到玻璃基底、或为所述玻璃基底上的涂层或设置在所述玻璃基底上。
制备透明抗反射膜的方法的实施例1
一种制备透明抗反射结构化膜的方法，包括：提供具有主结构化面和主背衬面的透明结构化膜基底，所述结构化面包括限定抗光反射的抗反射结构化表面的抗反射结构，并且至少所述抗反射结构包含交联的有机硅弹性体材料；并处理全部、大多数或至少相当大一部分的所述抗反射结构化表面以将在抗反射结构化表面处的交联有机硅弹性体材料转化成包含SiO2化学计量的类玻璃材料，以使得全部、大多数或至少大部分的所述抗反射结构化表面包括具有SiO2化学计量的类玻璃表面。
制备膜的方法的实施例2
根据膜制备方法实施例1的所述方法，其中所述处理包括将所述抗反射结构化表面暴露于真空紫外线(VUV)光（例如，通过172nm准分子处理）、真空紫外光和臭氧(VUVO)、氧等离子体和加热（例如，感应加热、火焰处理等）中的至少之一或它们的组合。
所述有机硅材料的表面需要在合适的能级下（例如，在小于50ppm氧气的氮气惰性气氛下10至50mW/cm2）处理足够的时间（例如，5至300秒的172nm准分子灯暴露）以产生从硅至SiO2化学计量的所需程度的转化。
制备膜的方法的实施例3
根据膜制备方法实施例1或2的所述方法，还包括：
将所述抗反射结构化表面暴露于电子束辐射以引起至少所述结构化表面的所述交联有机硅弹性体材料进一步交联，在所述处理之前进行所述电子束辐射暴露。
制备膜的方法的实施例4
根据膜制备方法实施例1至3中任一项所述的方法，其中所述提供透明结构化膜基底的步骤包括：
提供有机硅前体材料（例如，熔化的热塑性或可交联的热固性有机硅弹性体树脂），所述有机硅前体材料可固化以形成所述交联有机硅弹性体材料；
使有机硅前体材料形成结构化膜基底的形状；和
以及使所述有机硅前体材料固化，以形成所述透明的结构化膜基底。
制备光能吸收装置的方法的实施例1
一种制备光能吸收装置，例如光源（例如，太阳）热能吸收装置、光伏装置或任何其他光能吸收装置的方法，所述方法包括：
提供根据实施例1至19中任一项所述的透明抗反射结构化膜；提供具有光接收面的光吸收器（例如，太阳能热水加热器或其他热能吸收装置、具有至少一个将太阳能或其他光能转换为电能的光伏电池的光伏模块等）；以及将所述抗反射结构化膜相对于所述光吸收器机械附接、用粘结方法粘结或以其他方式固定，使得光能够穿过所述抗反射结构化膜到达光吸收器的所述光接收面。
制备光能吸收装置的方法的实施例2
一种制备光能吸收装置，例如光源（例如，太阳能）热能吸收装置、光伏装置或任何其他光能吸收装置的方法，所述方法包括：
根据膜制备方法实施例1至4中任一项所述的方法来制备透明抗反射结构化膜；提供具有光能接收面的光吸收器（例如，太阳能热水加热器或其他热能吸收装置、具有至少一个将太阳能或其他光能转换为电能的光伏电池的光伏模块）；以及将所述抗反射结构化膜相对于所述光吸收器机械附接、用粘结方法粘结或以其它方式固定，使得光能够穿过所述抗反射结构化膜到达光吸收器的所述光能接收面。
在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种修改和更改。因此，本发明并不限于上述内容，而是受以下权利要求书和其任何等同物提及的限制的控制。
本发明可在不存在本文中未具体描述的任一元件的情况下适当地实施。
将上面引用的所有专利和专利申请（包括背景部分中的那些）全部以引用的方式并入本文中。

Claims (10)

1.一种透明抗反射结构化膜，其包括：
结构化膜基底，所述结构化膜基底具有结构化面，其中所述结构化面包括限定结构化表面和抗光反射的抗反射结构，至少相当大一部分的所述结构化表面包括类玻璃表面，至少所述抗反射结构包含交联的有机硅弹性体材料，并且所述类玻璃表面包含SiO2化学计量。
2.根据权利要求1所述的膜，其中所述类玻璃表面包含在每个所述抗反射结构中至少约5纳米深度的所述SiO2化学计量。
3.根据权利要求1或2所述的膜，其中所述类玻璃表面包含最小量为至少约10摩尔%的碳原子。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的膜，其中所述抗反射结构包括棱柱，其棱柱顶端角在约15度至约75度的范围内，间距在约10微米至约250微米的范围内。
5.一种光能吸收装置，其包括：
具有光能接收面的光吸收器；和
根据权利要求1至4中任一项所述的透明抗反射结构化膜，在来自所述光源的光能被所述光吸收器吸收时，所述透明抗反射结构化膜设置在光能源和所述光能接收面之间。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述光吸收装置为光伏装置，所述光吸收器包括具有至少一个光伏电池的光伏模块，并且所述抗反射结构化膜减少表面反射以将所述光伏模块的电能输出改进至少约3%。
7.一种制备光能吸收装置的方法，所述方法包括：
提供根据权利要求1至4中任一项所述的透明抗反射结构化膜；
提供具有光接收面的光吸收器；和
将所述抗反射结构化膜相对于所述光吸收器固定，使得光能够穿过所述抗反射结构化膜到达所述光吸收器的所述光接收面。
8.一种制备透明抗反射结构化膜的方法，所述方法包括：
提供具有结构化面的结构化膜基底，所述结构化面包括限定抗光反射的抗反射结构化表面的抗反射结构，其中至少所述抗反射结构包含交联的有机硅弹性体材料；和
处理所述抗反射结构化表面以将限定至少相当大一部分所述抗反射结构化表面的交联有机硅弹性体材料转化成包含SiO2化学计量的类玻璃材料，使得至少相当大一部分的所述抗反射结构化表面包括具有所述SiO2化学计量的类玻璃表面。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述处理包括将所述抗反射结构化表面暴露于紫外光、紫外光和臭氧、氧等离子体以及加热的至少之一。
10.根据权利要求8或9所述的方法，该方法还包括：
将所述抗反射结构化表面暴露于电子束辐射以引起至少所述结构化表面的所述交联有机硅弹性体材料进一步交联，在所述处理之前进行所述电子束辐射暴露。
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