太阳能玻璃表面高强度双层减反膜制备研究.pdf

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1、第38卷第1O期光子学报Vo1．38NO．102009年1O月ACTAPHoTONICASINICAOctober2009太阳能玻璃表面高强度双层减反膜制备研究*王晓栋，沈军，谢志勇，王际超，王博，倪星元，张志华(1同济大学波耳固体物理研究所一lz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a／4一／2的w型的双层减反射薄膜，优化了薄膜的光学常量，并使用溶胶一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射薄膜．用椭圆偏振光谱仪、紫外一可见近红外分光光度计、原子力

2、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6Vo，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，溶胶一凝胶法镀膜过程简单、成本低、结构可控l4]．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

3、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5O，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

4、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400~800nIn范围实现减反射，对紫外光(a<4oonm)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(>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

5、外，薄用溶胶一凝胶法在玻璃表面镀制一层减反射薄膜，可膜的强度也显得尤为重要[5_6_．以将入射光强度提高59／6以上口]，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一TiO。折射率梯度双层减反膜，Macleod膜系设计软件进行膜系拟合，来指导具

6、体以期使最外层薄膜为酸性催化的致密SiOz．由于的实验工作．TiO薄膜的镀制过程与酸性催化的SiO。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，基廊用性一引．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．而对于溶胶一凝胶法制备的国家高技术863计划(2008AA8041606)资助高折射率材料TiO，由于其多孑L结构，折射率随着Tel：021～65982762Email：shenjj@online．sh．en收稿日期：2008—09—01修回

7、日期：2008-10—08后处理温度变化有着显著变化．综合考虑溶胶一凝胶光子学报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，通过椭圆偏振光谱仪测得薄膜在632．8nm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l?量要有两种膜系(为中心波长)：A／4一／4的型膜8I＼系以及／4一／2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a／4一／2的w

8、

9、＼＼／型膜系．以酸性催化的SiO(=1．416，在632．8nm处)为低折射率材料，TiO(，z一1．95，在632．8nm处)为高折射率材料．引入

10、堆积密度的