本發(fā)明屬于光學(xué)薄膜材料領(lǐng)域，具體涉及一種全方位寬帶減反膜的制備方法。

背景技術(shù)：

對于光伏或光熱的太陽能組件，其光電轉(zhuǎn)換效率或光熱轉(zhuǎn)換效率對太陽光的透光率的要求非常敏感，由數(shù)千個(gè)相同太陽能組件組成的系統(tǒng)，太陽光的吸收即使增加1％，對整個(gè)系統(tǒng)的功率的影響也是巨大的。單層或者多層鍍膜技術(shù)，光伏玻璃表面至少會(huì)有8％的入射光被反射而無法利用，在70度角入射時(shí)，反射率增至27％，不能實(shí)現(xiàn)對太陽能能量的充分利用。

在當(dāng)今全球環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，不可再生能源逐年減少，光伏產(chǎn)業(yè)效率亟需提高，光伏玻璃在使用過程中，不僅要求制備出具有寬帶透光率的減反膜，使太陽光能量得到最大的利用，而且還要求在太陽光不同入射角時(shí)依舊具有寬帶減反射效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種全方位寬帶減反膜的制備方法：

采用溶膠-凝膠法，以正硅酸四乙酯為硅源、無水乙醇為溶劑、氨水為催化劑，制備得到實(shí)心SiO₂粒子溶膠；以正硅酸四乙酯為原料、聚丙烯酸為模板劑、無水乙醇為溶劑、氨水為催化劑，制備得到粒子大小均一、以聚丙烯酸為模板且壁厚不等的各種SiO₂粒子溶膠；以無水乙醇、H₂O、質(zhì)量濃度為37％的濃鹽酸，正硅酸乙酯，制備得到粘合劑SiO₂溶膠；將上述所得溶膠分類混合后，通過浸漬-提拉法層層鍍膜并高溫固化，最后焙燒脫除模板劑，

上述方案的具體制備工藝為：

(1)將114mL無水乙醇、7.12mL質(zhì)量濃度為28％的氨水于燒杯中，30℃水浴攪拌均勻后逐滴加入4.0mL的正硅酸乙酯，反應(yīng)6h后回流除氨至體系的pH值為7，得到50nm的實(shí)心SiO₂粒子溶膠，

將860g無水乙醇、36gH₂O、0.2g質(zhì)量濃度為37％的濃鹽酸于燒杯，30℃水浴攪拌均勻后，逐滴加入104g正硅酸乙酯，反應(yīng)6h后回流除氨至體系的pH值為7，得到粘合劑SiO₂溶膠，

將上述粘合劑SiO₂溶膠和實(shí)心SiO₂粒子溶膠混合均勻，得到底層薄膜的鍍膜溶膠；

(2)室溫(25℃，下同)下，將一定量的聚丙烯酸(PAA，Mw≈5000)溶于6mL質(zhì)量濃度為28％的氨水中，在劇烈攪拌的情況下沿?zé)诰徛尤?20mL無水乙醇，混合攪拌均勻后，每隔10min向上述混合液中逐滴加入一定量的正硅酸乙酯，共滴加5次，室溫下繼續(xù)劇烈攪拌10h后回流除氨至溶膠的pH值為7，

其中，聚丙烯酸以固含量為30wt％的乳液的形式加入，

通過控制聚丙烯酸與正硅酸乙酯的用量比，分別制備出粒徑均為50nm、以PAA為模板、壁厚不等(壁厚分別為18nm、12.5nm、8.5nm、6nm)的SiO₂粒子的溶膠，

同樣將860g無水乙醇、36gH₂O、0.2g質(zhì)量濃度為37％的濃鹽酸于燒杯，30℃水浴攪拌均勻后，逐滴加入104g正硅酸乙酯，反應(yīng)6h后回流除氨至體系的pH值為7，得到粘合劑SiO₂溶膠，

將上述粘合劑SiO₂溶膠分別和壁厚不同的SiO₂粒子溶膠混合均勻，得到各種上層薄膜的鍍膜溶膠；

(3)在基體表面利用提拉法先鍍制一層步驟(1)中得到的底層薄膜鍍膜溶膠，烘干固化后再于其上按照SiO₂粒子壁厚逐漸減小的順序，利用提拉法逐層鍍制步驟(2)中得到的上層薄膜的鍍膜溶膠并逐一烘干固化，最后通過焙燒脫除模板劑，實(shí)現(xiàn)逐層的空心SiO₂粒子的空腔體積逐漸增大，導(dǎo)致各層的折射率逐漸變小，從而實(shí)現(xiàn)了折射率的漸變，得到在300～1600nm波段平均透光率達(dá)到98.56％，在506nm、1230～1600nm處透光率高達(dá)99.13％、并在全方位具有寬帶減反射的減反膜，

其中，基底選擇潔凈的高硼酸硅玻璃，

對底層薄膜鍍膜溶膠的提拉速率為160mm/min，烘干操作為，100℃下固化2h，成膜后的折射率在1.46-1.48，

作為優(yōu)選：對第一層壁厚為18nm的SiO₂粒子的鍍膜溶膠的提拉速率為160mm/min，烘干操作為，100℃下固化2h，成膜后的折射率在1.40-1.42，

對第二層壁厚為12.5nm的SiO₂粒子的鍍膜溶膠的提拉速率為160mm/min，烘干操作為，100℃下固化2h，成膜后的折射率在1.36-1.38，

對第三層壁厚為8.5nm的SiO₂粒子的鍍膜溶膠的提拉速率為160mm/min，烘干操作為，100℃下固化2h，成膜后的折射率在1.30-1.32，

對第四層壁厚為6nm的SiO₂粒子的鍍膜溶膠的提拉速率為160mm/min，烘干操作為，100℃下固化2h，成膜后的折射率在1.21-1.23，

焙燒操作為，550℃馬弗爐中煅燒2h，升溫速率為2～3℃每分鐘。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中制備的減反膜的膜層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例1中所制備的減反膜在入射角發(fā)生變化時(shí)，紫外-可見-近紅外分光光度計(jì)測試到的透光率的對比示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

(1)將114mL無水乙醇、7.12mL質(zhì)量濃度為28％的氨水于燒杯中，30℃水浴攪拌均勻后逐滴加入4.0mL的正硅酸乙酯，反應(yīng)6h后回流除氨至體系的pH值為7，得到50nm的實(shí)心SiO₂粒子溶膠，調(diào)整SiO₂濃度為1.6wt％，

將860g無水乙醇、36gH₂O、0.2g質(zhì)量濃度為37％的濃鹽酸于燒杯，30℃水浴攪拌均勻后，逐滴加入104g正硅酸乙酯，反應(yīng)6h后回流除氨至體系的pH值為7，得到粘合劑SiO₂溶膠，

將上述粘合劑SiO₂溶膠和實(shí)心SiO₂粒子溶膠按SiO₂為1:9的摩爾比混合均勻，得到底層薄膜A鍍膜溶膠；

(2)室溫下，將0.12g聚丙烯酸(PAA，Mw＝5000)溶于6mL質(zhì)量濃度為28％的氨水中，在劇烈攪拌的情況下沿?zé)诰徛尤?20mL無水乙醇，混合攪拌均勻后，每隔10min向上述混合液中逐滴加入0.4ml正硅酸乙酯，共滴加5次，室溫下繼續(xù)劇烈攪拌10h后回流除氨至溶膠的pH值為7，得到粒徑為50nm、以PAA為模板、壁厚為18nm的二氧化硅粒子的溶膠，調(diào)整SiO₂濃度為1.5wt％，

同樣將860g無水乙醇、36gH₂O、0.2g質(zhì)量濃度為37％的濃鹽酸于燒杯，30℃水浴攪拌均勻后，逐滴加入104g正硅酸乙酯，反應(yīng)6h后回流除氨至體系的pH值為7，得到粘合劑SiO₂溶膠，

將上述粘合劑SiO₂溶膠和上述含模板的SiO₂粒子的溶膠按SiO₂為1:9的摩爾比混合均勻，得到鍍膜溶膠B；

室溫下，將0.15g聚丙烯酸(PAA，Mw＝5000)溶于6mL質(zhì)量濃度為28％的氨水中，在劇烈攪拌的情況下沿?zé)诰徛尤?20mL無水乙醇，混合攪拌均勻后，每隔10min向上述混合液中逐滴加入0.2ml正硅酸乙酯，共滴加5次，室溫下繼續(xù)劇烈攪拌10h后回流除氨至溶膠的pH值為7，得到粒徑為50nm、以PAA為模板、壁厚為12.5nm的二氧化硅粒子的溶膠，調(diào)整SiO₂濃度為1.3wt％，

同樣將860g無水乙醇、36gH₂O、0.2g質(zhì)量濃度為37％的濃鹽酸于燒杯，30℃水浴攪拌均勻后，逐滴加入104g正硅酸乙酯，反應(yīng)6h后回流除氨至體系的pH值為7，得到粘合劑SiO₂溶膠，

將上述粘合劑SiO₂溶膠和上述含模板的SiO₂粒子的溶膠按SiO₂為1:9的摩爾比混合均勻，得到鍍膜溶膠C；

室溫下，將0.18g聚丙烯酸(PAA，Mw＝5000)溶于6mL質(zhì)量濃度為28％的氨水中，在劇烈攪拌的情況下沿?zé)诰徛尤?20mL無水乙醇，混合攪拌均勻后，每隔10min向上述混合液中逐滴加入0.1ml正硅酸乙酯，共滴加5次，室溫下繼續(xù)劇烈攪拌10h后回流除氨至溶膠的pH值為7，得到粒徑為50nm、以PAA為模板、壁厚為8.5nm的二氧化硅粒子的溶膠，調(diào)整SiO₂濃度為1.0wt％，

同樣將860g無水乙醇、36gH₂O、0.2g質(zhì)量濃度為37％的濃鹽酸于燒杯，30℃水浴攪拌均勻后，逐滴加入104g正硅酸乙酯，反應(yīng)6h后回流除氨至體系的pH值為7，得到粘合劑SiO₂溶膠，

將上述粘合劑SiO₂溶膠和上述含模板的SiO₂粒子的溶膠按SiO₂為1:9的摩爾比混合均勻，得到鍍膜溶膠D；

室溫下，將0.20g聚丙烯酸(PAA，Mw＝5000)溶于6mL質(zhì)量濃度為28％的氨水中，在劇烈攪拌的情況下沿?zé)诰徛尤?20mL無水乙醇，混合攪拌均勻后，每隔10min向上述混合液中逐滴加入0.06ml正硅酸乙酯，共滴加5次，室溫下繼續(xù)劇烈攪拌10h后回流除氨至溶膠的pH值為7，得到粒徑為50nm、以PAA為模板、壁厚為6nm的二氧化硅粒子的溶膠，調(diào)整SiO₂濃度為0.6wt％，

同樣將860g無水乙醇、36gH₂O、0.2g質(zhì)量濃度為37％的濃鹽酸于燒杯，30℃水浴攪拌均勻后，逐滴加入104g正硅酸乙酯，反應(yīng)6h后回流除氨至體系的pH值為7，得到粘合劑SiO₂溶膠，

將上述粘合劑SiO₂溶膠和上述含模板的SiO₂粒子的溶膠按SiO₂為1:9的摩爾比混合均勻，得到鍍膜溶膠E；

(3)將規(guī)格為20mm*100mm*3mm、透光率為91％的玻璃基片按順序依次放入到10％(溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù))鹽酸洗液和10％(溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù))氨水洗液中分別以40W的超聲波超聲處理70分鐘，再依次用無水乙醇和去離子水超聲洗滌，晾干，

將經(jīng)過上述處理的玻璃基片浸入到步驟(1)中得到的底層薄膜的A鍍膜溶膠中8min，于提拉機(jī)上以160mm/min提拉速度鍍膜，膜厚為50nm，于100℃固化2h，

冷卻至室溫后，將該鍍有膜的基片浸入到步驟(2)中得到的鍍膜溶膠B中8min，于提拉機(jī)上以160mm/min提拉速度鍍膜，膜厚為50nm，于100℃固化2h，

冷卻至室溫后，將該鍍有膜的基片浸入到步驟(2)中得到的鍍膜溶膠C中8min，于提拉機(jī)上以160mm/min提拉速度鍍膜，膜厚為50nm，于100℃固化2h，

冷卻至室溫后，將該鍍有膜的基片浸入到步驟(2)中得到的鍍膜溶膠D中8min，于提拉機(jī)上以160mm/min提拉速度鍍膜，膜厚為50nm，于100℃固化2h，

冷卻至室溫后，將該鍍有膜的基片浸入到步驟(2)中得到的鍍膜溶膠E中8min，于提拉機(jī)上以160mm/min提拉速度鍍膜，膜厚為50nm，于100℃固化2h，

冷卻至室溫后，將該鍍有膜的基片于馬弗爐550℃(升溫速率2℃/分鐘)焙燒2h，即可得到全方位梯度折射率的寬帶減反膜。

本實(shí)施例中所制備的梯度折射率減反膜具有全方位寬帶減反性，其示意圖和透光率曲線圖分別如附圖1、2所示。