宽波段疏水型太阳能增透膜制备与的的研究

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1、国内图书分类号：TB321学校代码：10213国际图书分类号：546密级：公开工程硕士学位论文宽波段疏水型太阳能增透膜的制备与研究硕士研究生：张礼杰导师：张化宇教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2014年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB321U.D.C:546DissertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringPREPARATIONANDRESEARCHOFTHEBROADBANDANDHYDROPHOBICANTIREFLECITVEFILMFOR

2、SOLARENERGYCandidate：ZhangLijieSupervisor：Prof.ZhanghuayuAcademicDegreeAppliedfor：Master’sdegreeofEngineeringSpeciality：MaterialEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要减反射膜广泛的应

3、用于建筑玻璃、光学仪器以及太阳能光电光热转换器件等领域。对于太阳能发电领域，减反射膜的应用有利于增加光的入射量，提高电池的光电转换效率，顺应当今新能源的战略发展计划，具有非常好的应用价值。本课题利用TFCcal膜系设计软件设计出SiO2/TiO2/SiO2-TiO2宽波段减反射膜，采用溶胶-凝胶法系统的研究了醇硅摩尔比、水硅摩尔比、催化剂种类和陈化时间对SiO2溶胶粒度、粘度、稳定性以及薄膜透过率和折射率的影响。在碱催化SiO2溶胶研究基础上设计了膜层疏水方案，同时研究了TiO2含量对中间层SiO2-TiO2复合薄膜折射率影响以及三层膜制备工艺。利用粘度计、

4、粒度仪测试溶胶性能，采用UV-vis、椭偏仪、AFM、SEM、傅立叶红外光谱、铅笔硬度计对薄膜样品进行表征，研究薄膜透过率、膜层厚度和折射率匹配问题、薄膜表面形貌、疏水性能以及机械性能。结果表明，当TFCcal设计的SiO2/TiO2/SiO2-TiO2三层膜厚度分别为95.5、125.0、80.9nm，折射率分别1.44、2.2、1.70时在300~800nm波段平均透过率为98%。SiO2溶胶基础研究表明，当醇硅摩尔比为20：1、水硅摩尔比为4：1时，在酸性催化条件下溶胶性能最稳定，制备的薄膜最高透过率为95.4%，薄膜折射率为1.44，薄膜耐摩擦性能强

5、；在碱性条件下膜层孔隙率大，薄膜最高透过率Tmax=98.7%，但耐摩擦性能差且折射率低于1.44。疏水改性方案表明，以甲基三乙氧基硅烷疏水改性碱催化SiO2溶胶，经镀膜热处理后薄膜与水的接触角高达131.5°，而六甲基二硅氮烷改性酸催化制备的SiO2薄膜，经热处理后薄膜与水接触角为107.5°，在满足薄膜机械强度和膜层折射率匹配的前提下前者疏水方案优于后者。当TiO2含量为44.65%时，400℃热处理下的TiO2-SiO2复合膜折射率为1.70，达到TFCcal设计中对TiO2-SiO2层折射率所要求值。本文综合膜层中TiO2溶胶、SiO2-TiO2复合

6、溶胶以及SiO2疏水改性研究，采用提拉法制备出的SiO2/TiO2/SiO2-TiO2薄膜在350~750nm平均透过率为97.03%，薄膜放置室外2个月，清洗后薄膜透过率仅下降0.143%，薄膜耐侯性良好，薄膜硬度和附着力达到3H和4B级别，并对添加减反射和未添加减反射膜的非晶硅电池进行了光电测试，结果表明电池效率从3.12%提高到3.58%。关键词：太阳能；宽波段；疏水性；溶胶-凝胶；SiO2/TiO2/SiO2-TiO2膜-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAntireflectionfilmiswidelyusedinfieldsof

7、thearchitecturalglass,opticalinstruments,thephotothermalandphotovoltaicconversionofsolardevices.Forsolarcells,antireflectioncoatingcanincreasetheamountofincidentlight,asaresult,improvethephotoelectricconversionefficiencyofthesolarcells,whichcomplywiththenewenergyoftoday'sstrategicd

8、evelopmentplan,soithasaver