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CN103426939A - 太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法 - Google Patents

太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法 Download PDF

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CN103426939A CN2013103819481A CN201310381948A CN103426939A CN 103426939 A CN103426939 A CN 103426939A CN 2013103819481 A CN2013103819481 A CN 2013103819481A CN 201310381948 A CN201310381948 A CN 201310381948A CN 103426939 A CN103426939 A CN 103426939A
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刘志锋
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TIANJIN RUCHUANG NEW MATERIALS TECHNOLOGY Co Ltd
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TIANJIN RUCHUANG NEW MATERIALS TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明属于光伏领域，具体为太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法，具体涉及采用溶胶-凝胶结合浸渍提拉工艺涂覆SiO2/TiO2复合减反射膜的方法。首先，设计TiO2和SiO2薄层交替的太阳能电池用复合减反射膜，然后，以钛酸丁酯和硅酸乙酯为前驱体，乙醇为溶剂，分别配制TiO2溶胶和SiO2溶胶，采用浸渍-提拉工艺在普通玻璃上交替涂覆TiO2和SiO2溶胶，最后，进行热处理，得太阳能电池用复合减反射膜。该工艺过程简单，易于操控，便于实现，涂覆薄膜均匀，透光性好。

Description

太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法
技术领域
本发明属于光伏领域，具体为太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法，具体涉及采用溶胶-凝胶结合浸渍提拉工艺涂覆SiO2/TiO2复合减反射膜的方法。
技术背景
太阳能是取之不尽用之不竭的，根据计算，地球表面所接受的太阳辐射能，能够达到目前全球能源需求的10000倍。以全球的沙漠面积来计算，若是能将太阳能光伏系统安装在其面积的4％上，则这些太阳能光伏系统将会产生满足我国需要的电力资源。
根据太阳能的接收与转换方式，太阳能的利用方式被分为光利用、光热利用以及光电利用这三种方式。其中光电利用即研究与开发太阳能电池是太阳能利用的有效手段之一。
在光伏太阳能电池的太阳能利用中，有一个最的大问题一太阳能的利用效率问题。根据计算，通常普通太阳能电池至多吸收25％左右的太阳光能量，一般吸收率是15％或者更低。这其中绝大部分是由反射造成的。
光的反射是指光线从折射率为n0的介质入射到折射率n1的另一介质时，在两介质的分界面上产生的一种光学现象。
假设光没有被介质吸收掉而且光线是垂直射向介质的，则反射率ρ为：ρ＝(n0-n1)2/(n0+n1)2；则透射率T为：T＝1-R。例如，当玻璃的折射率n＝1.52时，可以知道在玻璃的每个表面上的反射大约为4.2％，而如果是对于折射率更加高的玻璃而言，其表面反射的现象将会更加的显著。
表面反射造成的后果有：
1、太阳光能量的损失，使成像的亮度大大降低。
2、由表面的反射光形成的散光，将会使所成的像的衬度大大降低，从而影响成像的质量。特别的是例如电视和电影摄影镜头等复杂的系统，这些设备都包含了多个与空气相邻的表面，如果不加上一些增透膜将不能进行应用。
在玻璃的表面上涂一层低折射率的减反膜可以达到减小反射的效果。根据理论上的计算，已经得出这样一个结论：当减反膜的厚度达到入射波长的四分之一时，反射光是可以消除的。
减反膜的研究可以追溯到1887年，Fraunhofer就曾经发现过这样一个现象：新抛光玻璃的反射比陈旧玻璃的反射要高，他用硫酸、硝酸来老化玻璃，从而得到一个反射较低的玻璃。由此他认为：在玻璃的表面，其本身的折射性已经被改变。而且他提出了一个假设：在玻璃的表面，一些成分被除去了。
随着科技的不断发展以及时代背景的不同，减反膜的制备方法和工艺多种多样，主要可分为单层减反膜和多层减反膜。
对于单层减反膜而言，目前普遍应用的是用真空蒸镀法镀制的减反膜。在单层减反膜中只要镀制的薄膜的折射率n0小于玻璃的折射率n1就可以达到减反射的效果。尽管单层减反膜已经具有较好的减反效果，但在一些精密的光学仪器中，我仍然希望透光率进一步提高以便达到更好的效果，于是多层减反膜的研究也就成了必然。
多层减反膜是为了弥补单层减反膜的不足，从而通过增加在玻璃表面上的镀膜次数来增加减反效率。多层减反膜具有在350-770nm的波长范围内的中间段有比单层减反膜更低的反射率。然而，在多层减反膜的制备过程中，如何选择减反射膜材料，控制减反射膜的厚度，及采用简单易操作的工艺实现其性能的优化，都是多层减反膜制备的关键所在。
发明内容
本发明的目的在于提出一种太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法。
一种太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法。具体为首先设计TiO2和SiO2薄层交替的太阳能电池用复合减反射膜，然后，以钛酸丁酯和硅酸乙酯为前驱体，乙醇为溶剂，分别配制TiO2和SiO2溶胶，采用浸渍-提拉工艺在普通玻璃上交替涂覆TiO2溶胶和SiO2溶胶，最后，进行热处理，得太阳能电池用复合减反射膜。
本发明的作用机理是：但当玻璃表面镀上减反膜后，入射光将会被从新分配给折射光与反射光，当然这也是在不考虑光的散射与吸收等因素的情况下，且也是符合能量守恒定律的。在这种情况下，减反膜的主要作用是尽量减少反射光的分配，由能量守恒定律可知，在入射光不变且不考虑光的散射与吸收等因素的情况下，减少反射光，那么透射光的强度将会曾大，这也就是减反膜的主要作用机理。
本发明还提出上述制备太阳能电池用复合减反射膜方法的过程及相关工艺参数，具体如下：首先，太阳能电池用复合减反射膜以TiO2和SiO2薄层交替4～6次制备，然后，以钛酸丁酯为前驱体，无水乙醇为溶剂，二乙醇胺为络合剂，配制浓度为0.1mol/L～0.3mol/L的TiO2溶胶，以硅酸乙酯为前驱体，无水乙醇为溶剂，浓盐酸为催化剂，配制浓度为0.2mol/L～0.4mol/L的SiO2溶胶，采用浸渍-提拉工艺在普通玻璃上交替涂覆TiO2和SiO2溶胶，其中提拉速度为6cm/min～10cm/min，每次涂膜后在90℃～100℃下干燥20min～30min，最后，对制品在90℃～100℃下干燥40min～60min，在500℃～550℃下热处理2h～4h，其中升温速率为2℃/min～3℃/min，得太阳能电池用复合减反射膜。
本发明的特点：
1、本发明采用溶胶-凝胶工艺，工艺过程简单，易于操控，便于实现。
2、涂覆薄膜均匀，较单一SiO2减反射膜的透光性有10％的提高。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例
首先，太阳能电池用复合减反射膜以TiO2和SiO2薄层交替6次制备，然后，以钛酸丁酯为前驱体，无水乙醇为溶剂，二乙醇胺为络合剂，配制浓度为0.3mol/的TiO2溶胶，以硅酸乙酯为前驱体，无水乙醇为溶剂，浓盐酸为催化剂，配制浓度为0.4mol/L的SiO2溶胶，采用浸渍-提拉工艺在普通玻璃上交替涂覆TiO2和SiO2溶胶，其中提拉速度为10cm/min，每次涂膜后在100℃下干燥30min，最后，对制品在100℃下干燥60min，在550℃下热处理4h，其中升温速率为2℃/min。
按前述方法制备，获得的复合减反射膜较单一SiO2减反射膜的透光性有10％的提高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法，其特征在于，首先，设计TiO2和SiO2薄层交替的太阳能电池用复合减反射膜，然后，以钛酸丁酯和硅酸乙酯为前驱体，乙醇为溶剂，分别配制TiO2溶胶和SiO2溶胶，采用浸渍-提拉涂膜工艺在普通玻璃上交替涂覆TiO2和SiO2溶胶，最后，进行热处理，得太阳能电池用复合减反射膜。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法，其特征在于所述的复合减反射膜的厚度设计包括以下：太阳能电池用复合减反射膜以TiO2和SiO2薄层交替4～6次制备。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法，其特征在于所述的TiO2溶胶配制包括以下：以钛酸丁酯为前驱体，无水乙醇为溶剂，二乙醇胺为络合剂，配制浓度为0.1mol/L～0.3mol/L的TiO2溶胶。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法，其特征在于所述的SiO2溶胶配制包括以下：以硅酸乙酯为前驱体，无水乙醇为溶剂，浓盐酸为催化剂，配制浓度为0.2mol/L～0.4mol/L的SiO2溶胶。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法，其特征在于所述的浸渍-提拉涂膜工艺包括如下：采用浸渍-提拉工艺在普通玻璃上交替涂覆TiO2和SiO2溶胶，其中提拉速度为6cm/min～10cm/min，每次涂膜后在90℃～100℃下干燥20min～30min，最后，对制品在90℃～100℃下干燥40min～60min。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池用复合减反射膜及其制备方法，其特征在于所述的热处理工艺包括如下：将涂覆TiO2/SiO2溶胶的玻璃基片在500℃～550℃下热处理2h～4h，其中升温速率为2℃/min～3℃/min，得太阳能电池用复合减反射膜。
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