太阳能玻璃表面高强度双层减反射膜制备研究

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1、第３８卷第１０期光子学报Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．１０２００９年１０月ＡＣＴＡＰＨＯＴＯＮＩＣＡＳＩＮＩＣＡＯｃｔｏｂｅｒ２００９太阳能玻璃表面高强度双层减反膜制备研究王晓栋１，沈军１，谢志勇２，王际超１，王博１，倪星元１，张志华１（１同济大学波耳固体物理研究所上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室，上海２０００９２）（２中科院上海光学精密机械技术研究所，上海２０１８００）摘要：用膜系设计软件设计了λ／４λ／２的Ｗ型的双层减反射薄膜，优化了薄膜的光学常量，并使用溶胶凝胶技术在玻璃基底上成功镀制了该双层折射率梯度的减反

2、射薄膜．用椭圆偏振光谱仪、紫外可见近红外分光光度计、原子力显微镜等分析表征了薄膜的性能．结果表明，镀制了该双层薄膜的玻璃在４００ｎｍ～８００ｎｍ波段平均透过率增加了近６％，同时薄膜显示出了极佳的机械强度．关键词：薄膜光学；减反膜；溶胶凝胶法；机械强度；太阳能玻璃中图分类号：Ｏ４８４文献标识码：Ａ文章编号：１００４４２１３（２００９）１０２５０１５０引言同传统物理方法相比，溶胶凝胶法镀膜过程简［４］单、成本低、结构可控．此外，它的最大优点是折射太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能率连续可调并适合大面积均

3、匀镀膜，因此可以制备源，越来越受到人们的重视．对太阳能的有效利用不各种大口径玻璃基底的减反射薄膜．但可以在很大程度上缓解能源不足的问题，也可以太阳辐射的波长范围主要分为三个区域，即紫很好地落实可持续发展这一世界性的主题．在太阳外光区、红外光区和可见光区．太阳辐射的能量主要能电池的研究工作中，如何提高太阳能电池的转换分布在可见光区和红外光区，前者占太阳辐射总量效率一直是各国太阳能光伏行业研究人员关注的的５０％，后者占４３％．紫外区只占能量的７％．从可热点．见光波段（４００～７６０ｎｍ）到近红外波段的太阳辐射目前，主流的

4、太阳能电池是硅电池，单片太阳能能占了绝大多数．由于硅在红外波段透过率很高，对电池一般不具备实用性，实际应用的多为太阳能电红外波段太阳辐射能的利用很少．并且红外光的热池组件．太阳能电池组件是由多片太阳能电池组合效应会降低电池的太阳能转换效率，而紫外波段光而成，用以达到期望的电压值．在太阳能电池板表对电池板胶合材料（ＥｔｈｙｌｅｎｅＶｉｎｙｌＡｃｅｔａｔｅ，面，通常需要装玻璃挡板作为保护．太阳能电池转换ＥＶＡ）有老化作用．因此本文工作的重点主要放在效率的损失原因之一在于表面玻璃挡板对入射太阳４００～８００ｎｍ范围实现减

5、反射，对紫外光（λ＜４００ｎｍ）光存在１０％左右的反射损失．因此减少表面阳光反有较强的吸收；对红外光（λ＞８００ｎｍ）的透过率也射，是提高太阳能电池转换效率的有效途径之一．采有较大抑制．同时，由于太阳能电池多用于户外，薄用溶胶凝胶法在玻璃表面镀制一层减反射薄膜，可［５６］膜的强度也显得尤为重要．［１］以将入射光强度提高５％以上，但由于其溶胶制备的复杂工艺以及薄膜机械强度的缺陷，大大限制１理论设计了它的应用．而酸性催化制备的ＳｉＯ薄膜虽然比较２利用薄膜光学理论对多层减反射膜系进行各种致密，具有良好的机械强度，溶胶制

6、备工艺简单，性光学特性的分析，可以作为实验工作的指导．所以本能稳定，但因其折射率偏高，不能单独使用．因此，本文结合溶胶凝胶法镀膜技术的特点，运用Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ文研究制备了ＳｉＯ折射率梯度双层减反膜，２ＴｉＯ２Ｍａｃｌｅｏｄ膜系设计软件进行膜系拟合，来指导具体以期使最外层薄膜为酸性催化的致密ＳｉＯ由于２．的实验工作．ＴｉＯ２薄膜的镀制过程与酸性催化的ＳｉＯ２薄膜同样本文使用的低折射率材料为酸性催化条件下制稳定简单，这样的双层减反膜可望获得更好的实际备的ＳｉＯ薄膜．此条件下制备的ＳｉＯ薄膜致密，基［２３］２２应用

7、性．本不随后处理温度的变化而变化，其在６３２．８ｎｍ处的折射率约为１．４１６．而对于溶胶凝胶法制备的国家高技术８６３计划（２００８ＡＡ８０４１６０６）资助高折射率材料ＴｉＯ，由于其多孔结构，折射率随着Ｔｅｌ：０２１６５９８２７６２Ｅｍａｉｌ：ｓｈｅｎｊｊ＠ｏｎｌｉｎｅ．ｓｈ．ｃｎ２收稿日期：２００８０９０１修回日期：２００８１００８后处理温度变化有着显著变化．综合考虑溶胶凝胶２５０２光子学报３８卷法制备的工艺复杂性与薄膜机械性能，选择２００℃作为ＴｉＯ薄膜的后处理温度，通过椭圆偏振光谱２仪测得薄膜在６３２．８ｎ

8、ｍ处的折射率约为１．９５．根据薄膜光学原理，高低折射率双层减反膜主要有两种膜系（λ为中心波长）：λ／４λ／４的犞型膜［７］系以及λ／４λ／２的Ｗ型膜系．考虑到Ｗ型膜系更加优越的宽带减反射性能，选用了λ／４λ／２的Ｗ型膜系．以酸性催化的ＳｉＯ（狀＝１．４１６，在６３２．８ｎｍ２处）为低折射率材料，ＴｉＯ（狀＝１．９５，在６３２．８ｎｍ２处）