减反增透膜在光电玻璃上的应用

减反增透膜在光电玻璃上的应用

张明

东莞南玻太阳能玻璃有限公司广东东莞523000

摘要：减反增透膜是一种新型的玻璃膜层，不仅具有较强烈的增透效果，而且还能减少玻璃表面的光学反射。这在一定程度上完全符合国家所倡导的环保节能需求。因此，在当下光电玻璃行业中，减反增透膜的应用前景十分良好。本文也会从减反增透膜光学原理分析入手，对其制备方法进行详细的分析，进以为其在光电玻璃中的应用和发展提供准确的参考依据。

关键词：减反增透膜；光电玻璃；应用分析

目前，太阳能电池增效的方法有很多种，最为常见的有：处理太阳能电池片绒面、敏化太阳能电池片表面等离子体薄膜、太阳能电池片表面、多级叠层电池以及太阳能电池片表面减反射膜等方法，但由于这些增效方法的制备成本较高，所以只在一些特殊领域中才被使用。相对而言，太阳能电池片表面太阳能电池片表面等离子体薄膜方法，由于在我国起步较晚，所以目前尚处于研究阶段，因此，当务之急就是要寻找有效的减反增透膜制备工艺，这样才能实现对光电玻璃的深入开发和研究。

1.减反增透膜光学原理分析

现阶段，市面上的减反射膜虽然种类繁多，但是在改变薄膜的折射率上的能力却是差强人意，不仅无法按照相应需求获得理想的减反射效果，而且制备成本也是十分之高，所以在太阳能电池封装玻璃上的应用率也是少之又少。而二氧化硅由于折射系数较低，稳定性和耐老化性能较高，其在大多数太阳能电池封装玻璃的单层减反射膜中却有着很好的应用。该反射膜的反射率可以用下列公式来表示：

Rmin=（）2

其中，Rmin代表光线通过减反射膜和玻璃的最小反射率、nc代表减反射膜的折射率、n1和n2分别代表空气和玻璃的折射率。从该公式中可以获得二氧化硅的最低反射率，即nc=（n1.n2）1/2、空气和玻璃折射率分别为1和1.52，由此得知，减反射膜的折射率必须控制在1.23范围内。但由于大部分无机跟有机材料的折射系数都高于1.23，所以减反射膜要想达到一定的减反增透膜效果，就要积极采用纳米多孔结构来降低其折射系数。纳米多孔薄膜折射系数可以按照下列公式计算出来，即：npore2=nf2（1-fpore）+fpore，其中，npore、nf、fpore分别代表多孔薄膜折射系数、纯薄膜折射系数以及多孔薄膜孔隙率。

2.减反增透膜制备方法及具体应用

2.1喷涂制备方法

该减反增透膜制备方法的操作工序是要先在光电玻璃表面上，均匀的喷涂高度分散金属盐溶液，然后再进行高温加热，这样就会在玻璃表面上形成一层牢固的金属氧化物薄膜。这其中，金属盐溶液与玻璃表面的反映比值大小可以由形成薄膜的物质的热分解条件来决定，即还原气氛越浓厚，比值就越大，反之，则越小。由此证明，还原气氛下所形成的金属氧化物薄膜属于低分子增反减透膜，而氧化气氛下所形成的金属氧化物薄膜属于高分子增反减透膜。并且金属盐溶液经过一系列化学反应，其与光电玻璃表面之间会产生Si-O-Me的键连系，这样就会使得薄膜层可以更紧密的附着在光电玻璃上。据相关实践证明，尽管喷涂工艺简单实用，但所形成的薄膜质量和性能指标却是参差不齐，所以，只有对其进行全面的创新，使之形成新的压力喷涂法和超声喷涂法，这样才能改善薄膜质量和性能指标，极大的满足现代工业化生产需求。

2.2浸渍提拉制备方法

该减反增透膜制备方法的操作工序是要先把基板进行冲洗，然后再将其浸泡在事先制备好的溶胶中，并利用均匀沉稳的速度将基板从溶胶中提拉出来，这样通过粘度和重力作用，就会在基板表面形成一层均匀的液膜，并且这种液膜会随着溶剂迅速蒸发，进而附着在基板表面的溶胶也会迅速凝化，这样就形成了一层凝胶膜。在这一制备过程中，溶胶粘度应控制在2-5*102之间、提拉速度应控制在1-20cm/min范围内、薄膜厚度则根据溶胶浓度和粘度以及提拉速度来进行确定。

现阶段，浸渍提拉法已成为光电研究中应用率最高的减反射膜的方法。一些行业专家通过该方法不仅研制出Eu3和sio2相融合的减反射膜，而且还对Eu3浓度不同的薄膜对光的透射率进行了深入的分析，最终得出结论，掺杂离子的薄膜在可见光光波段中的透过率较以往有着明显的提升，并且当Eu3浓度为0.01mol/L时，硅太阳能电池的最大转化效率也会达到12.1%。

由此可见，浸渍提拉法具有一定的制备优势，其既含有极为简便的操作程序和工艺设备，又能易于控制，所形成的制备材料也是极为均匀，可以在任何物体表面上进行镀膜。但是该制备技术也有其相应的应用弊端，即很容易受重力所影响，进而使得薄膜均匀性很难达到相应标准，所以在现代光电浮法玻璃研究中很少被采用。

2.3化学腐蚀制备方法

该减反增透膜制备方法可以与太阳能电池处理工序进行充分的融合，且制备成本也是十分之低，所以在现下多晶硅太阳电池绒面处理上有着很广泛的应用。

通常，多晶硅太阳电池绒面的酸腐蚀过程可以分为以下两个步骤来进行：第一是对多晶硅太阳电池si的氧化，可以采用通电流方式或添加一些氧化剂材料来进行酸腐蚀，如HNO3。在实际腐蚀程中，多晶si表面会产生很多致密，且不溶于HNO3的sio2层，进而使HNO3与si之间完全隔离，这样就会实现最终的酸腐蚀目标。具体反应可以用工程式si+4HNO3=3sio2+2H2O+4NO↑来体现。

第二，是对sio2层进行酸腐蚀，相关研究人员可以用HF与sio2融合而成的H2SIF6溶解液来进行，进而使HNO3完全腐蚀多晶si，具体反应可以从下列公式去体现，即：sio2+6HF=H2SIF6+2H2O。

目前，一些行业专家采用铂和银作为催化剂，这样当两者沉积到多晶硅表面时，多晶硅就可直接采用HF溶解液进行腐蚀制绒。该制备方法下的太阳能电池，其供电效率可达到17％。另外，有些光电研究人员还开发出了蒸汽制绒法来进行化学腐蚀制备，即先采用HF溶解液在多晶硅硅片两侧进行腐蚀，在这一过程中，水质比与HF、HNO3、CH3、COOH、DI的比例必须以8:21:10:8为基准；腐蚀时间以三分钟为基准；腐蚀深度以4ųm为基准。同时，还要注入适量HF与HNO3以7.3比例混合而成的蒸汽，并添加8克硅，这样才能使绒面折射率达到6.9％。

据相关实践证明，化学腐蚀制备而成的减反增透膜在光电玻璃中虽然有着很明显的折射率，但是在实际运用时，却会给相关工作人员以及周围环境带来影响，这在某种意义上，不符合环保节能需求，所以，其一般也不被现代工业所采用。

2.4辊涂制备方法

该减反增透膜制备方法可以与很多工业技术相结合，随着对光电玻璃的不断研究，辊涂制备方法在现下玻璃镀减反膜中也获得了一定的应用成效，具体工作原理可以从图一去分析。辊涂设备一般是由涂布辊、网纹辊和支撑辊三大关键部分所组成，其中，网纹辊材质主要以钢材为主，其表面存有很多细加工而成的小网穴，主要用来向涂布辊表面输送镀膜液。在输送过程中，一定要将镀膜液添加到涂布辊和网纹辊之间的凹槽内，并且在涂布辊外层设置一层抗腐蚀的橡胶包覆层；支撑辊功能主要体现在玻璃挤压和输送两方面，其外层也要设置相应的抗腐蚀保护层；涂布辊的作用可以保证光电玻璃表面镀膜液的均匀性，同时，还可以节省镀膜材料，保证玻璃边界的清洁性和易清洗性。据相关实验证明，辊涂制备方法下的减反增透膜不仅制备成本较低，而且工艺操作也十分简便，其可以减少大量的玻璃反射率，所以在现下光伏玻璃减反镀膜工业化生产中的应用率也是十分明显。

图一

结束语：

减反增透膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜，至今仍是光学薄膜技术中的重要研究对象，为了使其更好的顺应时代潮流，就要对减反增透膜的光学原理和制备工艺进行深入的研究，并结合其中的不足，采取有效措施加以及时的优化处理，这样才能提高我国光伏玻璃工业化生产水平，达到预期发展目标。

参考文献：

[1]朱美芳.太阳能电池基础与应用[J]科学出版社,2017,01:29-30，

[2]邵竹锋.光伏玻璃减反镀膜工业化生产研究[J]中国建材科技，2017,08:15-16