CN202948151U - 光学组件及光伏器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光学组件及光伏器件。所述光学组件包括：基底；第一抗反射层，包括由多个半颗粒形凸起组成的阵列；以及第二抗反射层，位于所述基底与所述第一抗反射层之间。
Description
技术领域
本实用新型一般涉及光学材料领域，并且具体涉及光学组件及光伏器件。
背景技术
光在传播时，在不同的介质的分界面上通常会有一部分改变传播方向而返回原来介质中，这被称为光的反射。通常，不同介质之间折射率的差异越大，光在该分界面处的反射越强。
在光伏器件、显示器等产品中，如何减少光的反射一直是研究的热点。本领域技术人员研究发现，对于光从空气投射至基底的情形，可以在基底上形成一层抗反射膜，在所述抗反射膜的折射率为空气折射率与基底折射率乘积的平方根时（即满足折射率匹配的条件），且所述抗反射膜厚度为波长厚度的四分之一时（即满足厚度匹配的条件），所述抗反射膜对该波长光能起到良好的减少反射作用。常用的抗反射膜包括，例如，蛾眼结构抗反射膜、多孔氧化硅膜、高折射率和低折射率材料交替的多层抗反射膜等。
然而，这些抗反射膜通常不具备抗沾污等性能，为了使光伏器件、显示器等产品表面具有抗沾污等性能，需要在抗反射膜上额外施加一层涂层，例如低表面能涂层。由此带来的一个潜在的问题是，该涂层可能会降低抗反射效果。
实用新型内容
针对背景技术中提到的问题，获得一种具备抗沾污性能的抗反射膜将是有利的。
根据本实用新型的一个方面，提供一种光学组件，包括：基底；第一抗反射层，包括由多个半颗粒形凸起组成的阵列；以及第二抗反射层，位于所述基底与所述第一抗反射层之间。
本实用新型的发明人发现，这样结构的第一抗反射层同时具备抗反射和抗沾污性能。
在一个实施例中，所述多个半颗粒形凸起是半球形凸起。因此包括该多个半球形凸起阵列的第一抗反射层的折射率在深度方向连续变化。在一个例子中，所述多个半球形凸起的半径为40nm至200nm。
在又一个实施例中，所述第一抗反射层的多个半颗粒形凸起与所述第二抗反射层包括相同的材料。
在又一个实施例中，所述第二抗反射层包括分别位于所述多个半颗粒形凸起下方的多个第一部分，以及位于所述多个第一部分之间的第二部分，其中，所述第一部分与所述半颗粒形凸起一体地构成颗粒形。这样的结构为抗反射层的设计提供更多灵活性。在一个例子中，所述第一部分包括具有第一折射率的材料，所述第二部分包括具有第二折射率的材料。
在又一个实施例中，所述多个颗粒形凸起之间的距离不大于入射光的波长。
在又一个实施例中，所述多个半颗粒形凸起包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铝或者氧化锆中的一种或多种。
在又一个实施例中，所述基底的材料是玻璃、金属、聚合物或半导体。
根据本实用新型的另一个方面，提供了一种光伏器件，包括：根据本实用新型的光学组件，所述光学组件的基底是透明的；以及太阳能电池，位于所述基底的未设置所述第一抗反射层的一侧。
上文已经概括而非宽泛地给出了本实用新型内容的特征。本实用新型内容的附加特征将在此后描述，其形成了本实用新型权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，可以容易地使用所实用新型的构思和具体实施方式，作为修改和设计其他结构或者过程的基础，以便执行与本实用新型相同的目的。本领域技术人员还应当理解，这些等同结构没有脱离所附权利要求书中记载的本实用新型的主旨和范围。
附图说明
为了更完整地理解本公开以及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中：
图1示出了根据本实用新型的光学组件的一个实施例100；
图2示出了根据本实用新型的光学组件的又一个实施例200，
除非指明，否则不同附图中的相应标记和符号一般表示相应的部分。绘制附图是为了清晰地示出本公开内容的实施方式的有关方面，而未必是按照比例绘制的。为了更为清晰地示出某些实施方式，在附图标记之后可能跟随有字母，其指示相同结构、材料或者过程步骤的变形。
具体实施方式
下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本实用新型的特定方式，而非限制本实用新型的范围。
本公开中所使用的术语“颗粒”是指外形为球形、以及类似球形的规则多面体或不规则多面体。
本公开中使用的术语“阵列”主要是指由多个凸起排列成的单层阵列，但是对于阵列中局部出现多层的情况（例如，由于实验条件造成的局部出现双层）也在本公开所述的“阵列”范围内。
图1示出了根据本实用新型的光学组件的一个实施例100。
如图1所示，光学组件100包括基底120，第一抗反射层140，和位于基底120和第一抗反射层140之间的第二抗反射层160。其中，第一抗反射层140包括多个半球形凸起141组成的阵列。根据光学组件100应用场合的不同，该基底120的材料可以是，例如，玻璃、金属、聚合物或半导体。
本实用新型的发明人发现，第一抗反射层140具备良好的抗反射性能。一个可能的解释是，第一抗反射层140在深度方向的折射率是渐变的。具体的，如图1所示，第一抗反射层140的顶部主要由空气构成，底部主要由固体构成，因此在深度方向上，第一抗反射层140的折射率逐渐增加。
此外，第一抗反射层140还具备抗沾污性能。一个可能的解释是，该多个半球形凸起141提供了适当的粗糙度、使得该结构能够抗沾污。由此带来的一个好处是：不需要在抗反射层上涂覆抗沾污层的额外步骤。此外，避免沾污层可能引起的抗反射效果劣化。
优选的，该多个半球形凸起141的半径为40nm至200nm。
在一个例子中，该多个半球形凸起141之间的具体不大于入射光的波长，从而大体上不会引起散射。
需要说明的是，该多个半球形凸起141的排列可以是有序的，也可以是无序的。该多个半球形凸起141的材料可以是，包括但不限于，二氧化硅、二氧化钛、氧化铝或者氧化锆。
还需要说明的是，构成第一抗反射层140的多个凸起不限于半球形凸起，也可以是其他半颗粒形凸起。
以下描述光学组件的示例性制备方法。
首先，在基底120上施加一层球体颗粒，例如二氧化硅球体。可以使用旋涂、浸涂、喷涂、或其他适合的方式将该球体的悬浮液施加在基底120上。例如，可以使用直径80nm-400nm的二氧化硅球体分散于乙醇中，获得1%质量比的悬浮液，然后将基底120浸入该悬浮液，并以适合的速度提拉基底120。
然后，填充这些球体颗粒之间的下部间隙，例如，填充至大约颗粒高度的60%，50%，40%，由此，球体颗粒层的上部未被填充的部分构成半颗粒形凸起阵列。具体如图2所示，多个球体颗粒的虚线以下的部分被填充，而虚线以上的部分未被填充。
需要说明的是，可以使用任何适合的方法实现填充。在一个例子中，将施加有球体颗粒层的基底120浸入纳米颗粒悬浮液并提出（例如，使用直径10nm-12nm的二氧化硅球体分散于乙醇中，获得0.5%质量比的悬浮液），从而纳米颗粒填充在球体颗粒之间。在另一个例子中，使用化学气相沉积填充球体颗粒之间的空隙。
由以上方法可以获得图2示出的光学组件200。
在图2示出的根据本实用新型的光学组件的另一个实施例中，光学组件200包括基底120、第一抗反射层140和第二抗反射层260。与图1示出的光学组件100相比，光学组件200的第二抗反射层包括多个第一部分261和第二部分262。其中，该多个第一部分261分别位于多个半球形凸起141的下方，且分别与该多个半球形凸起141一体地构成球形。
第一部分261和第二部分262的折射率可以相同，也可以不同。例如，第一部分261和第二部分262的材料均为二氧化硅。在另一个例子中，第一部分261包括具有第一折射率的材料，例如，二氧化硅，第二部分262包括具有第二折射率的材料，例如，二氧化钛，第一折射率和第二折射率不同，由此为抗反射层的设计提供了更多灵活性。
在得到图2所示的光学组件200之后，可以进一步退火使得第一部分261和第二部分262处于熔融态，从而得到图1所示的一体的第二抗反射层160。
在本实用新型的另一个实施方式中，提供了一种光伏器件，包括：根据本实用新型的光学组件，例如光学组件100、200，该光学组件的基底是透明的；以及太阳能电池，位于该基底的未设置该第一抗反射层的一侧。
本领域技术人员将容易地理解的是，材料和方法可以变化，同时仍然处于本实用新型的范围之内。还应理解的是，除了用来示出实施方式的具体上下文之外，本实用新型提供了多种可应用的创造性构思。因此，所附权利要求意在将这些过程、机器、制品、组合物或装置包括在其范围之内。
Claims (10)
1.一种光学组件，包括：
基底；
第一抗反射层，包括由多个半颗粒形凸起组成的阵列；以及
第二抗反射层，位于所述基底与所述第一抗反射层之间。
2.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述多个半颗粒形凸起是半球形凸起。
3.根据权利要求2所述的光学组件，其特征在于，所述多个半球形凸起的半径为40nm至200nm。
4.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述第一抗反射层的多个半颗粒形凸起与所述第二抗反射层包括相同的材料。
5.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，
所述第二抗反射层包括分别位于所述多个半颗粒形凸起下方的多个第一部分，以及位于所述多个第一部分之间的第二部分，
其中，所述第一部分与所述半颗粒形凸起一体地构成颗粒形。
6.根据权利要求5所述的光学组件，其特征在于，所述第一部分包括具有第一折射率的材料，所述第二部分包括具有第二折射率的材料。
7.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述多个颗粒形凸起之间的距离不大于入射光的波长。
8.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述多个半颗粒形凸起包括二氧化硅、二氧化钛、氧化铝或者氧化锆中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述基底的材料是玻璃、金属、聚合物或半导体。
10.一种光伏器件，包括：
如权利要求1-9中任一项所述的光学组件，所述光学组件的基底是透明的；以及
太阳能电池，位于所述基底的未设置所述第一抗反射层的一侧。
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