本發(fā)明屬于減反射薄膜材料，具體涉及脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo)改性的高硬度高附著力高減反射sio2薄膜的制備方法。

背景技術(shù)：

1、太陽(yáng)能作為一種可再生的清潔能源，一直以來(lái)都在能源發(fā)展戰(zhàn)略中占據(jù)重要地位。近年來(lái)，太陽(yáng)能電池的發(fā)展十分迅速，硅太陽(yáng)能電池發(fā)展比較成熟，是目前市面上占主導(dǎo)地位的太陽(yáng)能電池，在全球光伏市場(chǎng)中占據(jù)90％的市場(chǎng)率。晶體硅太陽(yáng)能電池效率理論上限約為30％，但目前實(shí)際效率只能達(dá)到25％左右【21st?national?conference?onmolecular?spectroscopy?and?annual?meeting?of?spectrum?2020，2020：2.】。改變電池材料、摻雜濃度等可以優(yōu)化太陽(yáng)能電池的性能，可提高電池本身的光電效率。太陽(yáng)光照射到電池表面時(shí)，其中一部分會(huì)被反射掉，這是影響太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的一個(gè)重要因素；鍍減反薄膜降低這種損失是提升電池效率簡(jiǎn)單有效的方法。

2、sio2作為一種構(gòu)建減反射薄膜的材料，因?yàn)槠渚哂休^低的折射率、廉價(jià)易用、與基底結(jié)合良好的優(yōu)點(diǎn)，在平板顯示、車窗玻璃、太陽(yáng)能電池等方面有著廣泛的應(yīng)用。堿催化的sio2薄膜具有優(yōu)異的減反射效果，但其機(jī)械性能較差【materials?letters.2011，65(7)：1095-1097】。酸催化制備的減反射膜的sio2粒子是線型連接在一起的，分子鏈會(huì)相互纏繞堆積，膜層較致密，具有較高的硬度和附著力，但是孔隙率過(guò)低導(dǎo)致薄膜的折射率較高，減反射效果不佳【materials?science?and?engineering?b.2000，78(2-3)：135-139】。太陽(yáng)能發(fā)電站的電池板一般都是在室外、野外使用，需要經(jīng)受惡劣的環(huán)境條件，這要求薄膜不僅要有高的減反射效果，還要有較高的附著力和表面硬度以對(duì)抗各種可能的損害。因此，研制既具有高透光率，又兼具高硬度和高附著力的減反射薄膜具有很重要的意義。

3、中國(guó)專利cn?112366251a公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池減反射膜的制備方法，采用pecvd法在硅片的正面和/或背面鍍sinx膜，在sinx減反射膜制作金屬電極，利用噴涂工藝將含有sio2的減反射膜液均勻噴涂在硅片正面sinx膜上，再經(jīng)后續(xù)的高溫?zé)Y(jié)即可形成sinx/sio2雙層減反射膜結(jié)構(gòu)。該工藝較為復(fù)雜，且沒(méi)有表征、討論硬度和附著力。中國(guó)專利cn105399340?a公開(kāi)了一種超疏水高透射sio2減反射薄膜及其制備方法，在溶膠中加入三甲基氯硅烷，制備的薄膜具有較高的透過(guò)率和疏水性，峰值透過(guò)率提高了5.56個(gè)百分點(diǎn)，但也沒(méi)有涉及減反射薄膜的硬度和附著力。中國(guó)專利cn?109502987?b公開(kāi)了一種基于空心氧化硅制備高硬度減反射薄膜的方法，硅酸四乙酯為原料，聚丙烯酸為模板，2-異丙氧基乙醇和甲醇作為溶劑，氨水為催化劑，通過(guò)模板法制備中控sio2鍍膜溶膠，采用浸漬-提拉法在普通玻璃上鍍制涂層，550℃煅燒后得到減反射薄膜。該薄膜將400～800nm波段的平均透過(guò)率提高6個(gè)百分點(diǎn)，薄膜硬度達(dá)到了4h，沒(méi)有對(duì)附著力進(jìn)行表征。中國(guó)專利cn?103426939?a公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池用復(fù)合減反射膜及其制備方法，以鈦酸丁酯和硅酸乙酯為前驅(qū)體，乙醇為溶劑，分別配制tio2溶膠和sio2溶膠，采用浸漬-提拉法在普通玻璃上涂覆tio2涂層和sio2涂層，然后進(jìn)行熱處理得太陽(yáng)能電池用復(fù)合減反射膜，較單一減反射膜的透光性有10％的提高，沒(méi)有對(duì)薄膜的硬度和附著力表征。中國(guó)專利cn?103613282?a公開(kāi)了一種雙層復(fù)合減反射膜的制備方法，在玻璃表面涂覆相匹配的二氧化硅/二氧化鈦膜與二氧化硅膜，在玻璃表面形成一種雙層復(fù)合減反射膜，透過(guò)率提高了6個(gè)百分點(diǎn)，但也沒(méi)有對(duì)硬度和附著力進(jìn)行表征；而且第二層需要用酸性溶液進(jìn)行浸蝕，這將會(huì)產(chǎn)生大量酸性的廢液，污染環(huán)境。

4、wang等【applied?surface?science.2017，422：970-974.】設(shè)計(jì)了6層sio2/tio2和三層sio2/sno2/sio2-sno2的光學(xué)薄膜，通過(guò)調(diào)整sio2-sno2復(fù)合層的折射率優(yōu)化了其減反射性能，但對(duì)厚度的設(shè)計(jì)使工藝復(fù)雜，且沒(méi)有對(duì)附著力和硬度進(jìn)行表征。xu等【acs?appliedmaterials&interfaces.2014，6(12)：9029-9035.】在玻璃基板上沉積了納米多孔sio2薄膜，使玻璃的透過(guò)率在530～1340nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)提高了3％，且對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、水滴沖擊、砂粒沖擊磨損表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性，其硬度為3h，沒(méi)有表征附著力。ye等【rsc?advances，2014，4(67)：35818-35822.】采用正硅酸乙酯為前驅(qū)體，十六烷基三甲基溴化銨為致孔劑，在石英玻璃上制備了減反射膜，其硬度為2h，沒(méi)有表征附著力。wang等【appliednanoscience.2021，11：875-885】通過(guò)一種簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)有效的堿/酸催化兩步溶膠-凝膠法制備了雜化硅溶膠涂層，優(yōu)化了堿催化硅溶膠的陳化時(shí)間和浸漬速度，與裸玻璃基板相比，透光率提高了約6.35％，硬度為4h，沒(méi)有表征附著力。wang等【rsc?advances.2016，6(30)：25191-25197.】利用聚醚f127和十六烷基三甲基溴化銨為模板，通過(guò)溶劑蒸發(fā)自組裝法在硼硅酸玻璃上制備了上下兩層介孔sio2薄膜，在300～2400nm的太陽(yáng)光譜范圍內(nèi)透過(guò)率提高了5.7％，鉛筆硬度6h，沒(méi)有對(duì)附著力進(jìn)行表征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種aeo改性的高硬度高附著力高減反射sio2薄膜的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明方法制備的減反射薄膜同時(shí)具備高透過(guò)率、高表面硬度和附著力。在400-1100nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)透過(guò)率(鍍膜玻璃的透過(guò)率)平均值提高了4.64個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到91.98％；透過(guò)率光譜峰值出現(xiàn)在約500nm波長(zhǎng)處，高達(dá)98.55％。該薄膜具有高硬度，達(dá)到鉛筆法最高級(jí)別9h；具有高附著力，達(dá)到膠帶法最高級(jí)別0級(jí)。本發(fā)明技術(shù)方案，工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、適合大面積鍍膜，易于產(chǎn)業(yè)化推廣。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種aeo改性的高硬度高附著力高減反射sio2薄膜的制備方法，其特征在于：所述減反射薄膜由硅酸四乙酯和甲基三乙氧基硅烷、鹽酸、水和aeo采用溶膠-凝膠法制備，其中硅酸四乙酯(teos)和甲基三乙氧基硅烷(mtes)為等體積，aeo和硅烷(teos+mtes)的體積比為0.1～55％。本發(fā)明以aeo為致孔劑制備減反射薄膜，通過(guò)調(diào)整aeo的體積比來(lái)調(diào)整其透過(guò)率、表面硬度和附著力。

4、一種aeo改性的高硬度高附著力高減反射sio2薄膜的制備方法，包括以下步驟：

5、(1)原料準(zhǔn)備：所述減反射薄膜原料由硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、無(wú)水乙醇、去離子水、濃鹽酸的體積比為1∶(0.1～3.0)∶10∶0.3∶(0.1～0.5)，aeo與硅烷(teos+mtes)的體積比為0.1～55％。

6、(2)溶膠的制備：按照目標(biāo)產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確量取，先將濃鹽酸、水和無(wú)水乙醇倒入預(yù)先清潔過(guò)的燒杯中，置于磁力攪拌器上，以200-1000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10-30min，然后在攪拌的同時(shí)將硅酸四乙酯和甲基三乙氧基硅烷分五次滴加到上述溶液中，間隔1h，繼續(xù)在50-100℃水浴1-5h，按比例加入aeo后陳化1-5天，得到所需溶膠。

7、(3)減反射薄膜的制備：使用浸漬-提拉法，提拉速度為100-3000μm/s，在清潔的玻璃上鍍制膜層，將鍍制完的玻璃基板放入50-80℃的烘箱干燥1-5h，然后移入馬弗爐，在300-500℃退火1-5h，得到aeo改性的高硬度高減反射sio2減反射薄膜。

8、本發(fā)明為改善酸催化sio2薄膜的透過(guò)率好、表面硬度和附著力，加入aeo調(diào)節(jié)sio2薄膜的孔隙率，有利于提高酸催化sio2薄膜的透過(guò)率、表面硬度和附著力。采用溶膠-凝膠法制備高減反射、高硬度的sio2薄膜，操作簡(jiǎn)單、成本低，屬于一種安全有效的sio2減反射薄膜制備方法，在保證薄膜質(zhì)量的同時(shí)，可以降低制備成本。