[发明专利]表面具有光催化功能的自洁减反膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面具有光催化功能的自洁减反膜制备方法，涉及太阳能光催化领域。

背景技术

无论是太阳能的光伏发电还是太阳能的光热转换利用，都需要将太阳光尽可能多的透过表面玻璃(管)，再由光电转换电池或光热吸收板转换为电或热。以目前的玻璃制作工艺，透光率最好的玻璃也只能达到90％的透光率。尚有10％左右的太阳光不能达到光电或光热转换部件。为了提高太阳光的利用率，需要在玻璃表面增涂一层或多层减反膜，以减少光线的反射。同时，由于光伏发电中的太阳能光电板或太阳能光热转换中的装置往往处于恶劣的野外工作环境，玻璃表面尘土，油污，雨水等污染在所难免，这也会极大的降低太阳光的透过率，影响光-电和光-热转换效率。因此，要求在玻璃表面增涂减反膜的同时，玻璃表面还应具备一定的自洁能力。

1937年，Bruch首次在玻璃表面镀制了单层减反膜，此后这种技术在众多领域得到了广泛的应用，例如，照相机的物镜、摄影机的镜头、望远镜的透镜以及显微镜、测距仪和潜望镜的棱镜和透镜等精密光学镜头，液晶显示器，玻璃幕墙，激光窗等玻璃表面都加镀了增透膜。以增加玻璃的透光率、达到减少光线反射的目的。目前采用的玻璃镀膜技术主要有：物理气相沉积、化学气相沉积法、等离子增强化学气相沉积、离子束辅助沉积、分子束外延、真空蒸发、磁控制溅射法和溶胶-凝胶法。所用的减反材料包括纳米金属和非金属氧化物，例如SiO₂、ZrO₂、TiO₂、CeO₂、MgF₂、Ta₂O₅等。其中溶胶-凝胶法具有不需要复杂昂贵的设备，工艺简单、成本低廉、结构可控、适合大面积镀膜，并能从分子水平上设计和裁剪等特点，已成为近三十年中发展最快的镀膜方法，并在光、电、磁功能材料上实现了工业化应用。在减反膜材料的选择上，由于二氧化硅薄膜价格便宜，折射率适中，表面强度高，是玻璃表面减反膜材料的首选，利用溶胶-凝胶水解制备硅溶胶有两种方法，或是利用盐酸等酸催化得到的硅溶胶，其特点是形成溶胶颗粒度小，与玻璃表面结合牢固，但折射率偏高，缺点是形成的减反膜透光率偏低，专利ZL200920005801.1就是利用酸催化对硅酸乙脂水解旋转镀膜，其透光率仅能达到94％。而利用氨水等碱催化得到的硅溶胶，其特点是形成溶胶颗粒度大，在玻璃表面形成的减反膜减反效果好，如果不考虑工业化实用性，可以将平板玻璃的透光率甚至提高到99％以上，但薄膜与玻璃结合的牢固度极差，无法进行实际使用。将酸催化和碱催化制备的溶胶按一定比例混合，可以兼顾两者的优点，即保持了较高的透光率，同时，有保持了减反膜与玻璃结合有较高的牢固程度。专利200910048696.4和专利200910127056.2就是将硅酸乙脂碱催化得到的溶胶和酸催化得到的溶胶混合，利用旋涂或浸渍提拉在玻璃表面镀膜，固化后得到减反膜。玻璃表面镀制氧化硅减反膜后，表面形成的多孔结构使它更容易受到灰尘，油污，雨水的影响，会全部抵消玻璃减反效果而丧失实用价值，在表面再增涂一层保护膜不仅增加成本，往往会使透光效果大大降低。由于锐钛矿型氧化钛薄膜有亲水性能，在紫外光的照射下有光催化性能，可以有效分解有机物在薄膜表面的污染，具有自洁功能，所以在减反膜表面再增涂一层氧化钛薄膜是解决薄膜表面自洁的方法之一。但氧化钛薄膜折光率过高，增涂氧化钛薄膜将会降低减反膜的透光率，因此必须精确控制氧化硅薄膜和氧化钛薄膜的厚度才能得到既有理想的减反效果，同时具有自洁功能的薄膜。

发明内容

本发明目的是提供一种表面具有光催化功能的自洁减反膜制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：