[发明专利]化学汽相沉积法镀制玻璃减反射膜的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学汽相沉积法镀制玻璃减反射膜的设备及方法，特别是涉及用化学汽相沉积法在线镀制玻璃减反射膜的设备及方法。

背景技术

减反射膜又称增透膜，它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜、玻璃等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。

在各类别的太阳能电池构件中都离不开上层受光盖板玻璃材料，它是覆盖在太阳能电池表面允许太阳光进入光电池发电半导体材料又能保护光电池本身的超白玻璃盖板。众所周知，光波在通过不同折射率的介质表面时会产生折射与反射现象，对于太阳能电池来讲，光反射是不利的，会使光能因反射散失不能充分被利用。经过计算与测量，光波经过盖板玻璃单表面时的光反射率是4%，两个表面就是8%。目前玻璃生产企业已经可以有效控制玻璃原料含铁量，使得光伏电池盖板玻璃的光吸收率比普通建筑用玻璃低得多，光透过率接近92%。因此减少盖板玻璃双表面的光反射率是提高太阳能光伏电池也就是PV电池发电效率的重要途经。实验表明，玻璃表面光反射率的减少与PV电池单位面积发电量的提高成正比关系。玻璃行业普遍采用在玻璃表面镀制减反射膜来减少玻璃表面对光的反射率。

目前广泛应用的光伏玻璃减反射膜的镀制方法有离线真空磁控溅射法、常温湿法工艺、离线CVD工艺三种，它们分别具有如下特点：

离线真空磁控溅射法镀制玻璃减反射膜：在高度真空的空间，把洗干净的玻璃送入直流高压电场中间，真空室通入少量的Ar气，按要求选择的金属氧化物或非金属氧化物材料作为阴极靶材，高压电场将氩原子电离并高速撞击阴极靶材，靶材材料会以分子状态高速弹射到玻璃表面并与玻璃表面分子键结合，这样就形成了镀膜玻璃。假如靶材材料折射率得当并且薄膜厚度适当，就可取得减反射效果。

这种工艺可以制造多层复合减反射薄膜，缺点是：膜层牢固度低，反射膜难于在室外长时间保持减反射作用；设备投资大；制造成本高。

离线湿法生产增透膜玻璃：离线湿法生产工艺分为凝胶法、喷涂法、辊印法三种。

凝胶法就是把洗干净的玻璃浸入减反射膜原料凝胶液中，然后经过烘干、钢化两道工序，在玻璃表面形成双面减反射膜；

喷涂法就是把减反射膜原料溶液通过喷枪均匀喷射到洗干净的玻璃表面，然后经过烘干、钢化两道工序，在玻璃表面形成减反射薄膜；

辊印法就是通过精密胶辊将减反射膜原料溶液均匀涂覆到洗干净的玻璃表面，然后经过烘干、钢化两道工序在玻璃表面形成减反射薄膜从而使玻璃具备增透效果。

以上三种工艺都是在常温湿法条件下完成，目前所使用的减反射膜原料基本上都是有机硅材料，制造过程中有机物分解，使得薄膜材料形成分子级孔洞，因此生产的产品是多孔氧化硅薄膜，薄膜牢固度、强度、稳定性均很不理想，受微观多孔结构影响，产品出厂时减反射效果尚可，但在制成PV电池组件后，比较容易受到环境污染影响，大量污物进入微观孔洞，使盖板玻璃的光透过率下降，甚至会使这种组件产品的单位面积发电量低于不镀膜的PV电池组件。另外上述三种工艺所用增透膜溶液均采用有机硅、乙醇、氨水等的混合物，对环境造成一定污染。加工过程能源消耗相对较高。

离线CVD工艺：离线CVD工艺生产光伏减反射膜玻璃是近年发展起来的技术，这种工艺有效改善了真空磁控溅射法及湿法镀膜工艺的产品存在的膜层缺陷。这种工艺是玻璃加工企业在冷加工过程--钢化炉之间安装了一套离线CVD镀膜生产线，它通常由再加热--CVD镀膜--再退火设备组成，即超白轧花玻璃经过切割、磨边、清洗、干燥后进入离线CVD镀膜生产线，玻璃被重新加热到650°C，之后玻璃从CVD镀膜器下方通过，CVD镀膜器向高温玻璃表面喷射镀膜混合原料气，化学原料气在高温下分解产生无机氧化物分子沉积到玻璃表面，形成一定厚度的减反射镀膜玻璃产品。