[发明专利]一种减反射镀膜用复合溶胶及减反射镀膜光伏玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池用封装玻璃的制造领域，特别涉及一种多步催化的减反射镀膜用复合溶胶，以及采用这种复合溶胶制造的减反射镀膜光伏玻璃。 

背景技术

近年来随着全球环境恶化及传统能源市场价格走高，世界各国纷纷出台策略促进新能源的利用和开发。清洁、安全、便利的硅基太阳能电池既可以小规模在屋顶和墙面上使用为建筑物提供日常所需电力，又可大规模地在日照资源丰富地区建站并网发电，因此其发展倍受关注。太阳能电池在工作时，光线先透过最上层的封装玻璃入射电池组件再由内部的硅基芯片转化为电能，因此要提高组件的光电转化效率就必须要尽量的减少光在通过玻璃时的光损失。光通过玻璃时的光损失可以分为两部分，一部分为玻璃组分的光吸收，一部分为玻璃前后表面上的反射。通过精选料和改进生产设备将玻璃中铁含量降至150ppm以下，透过率可达到91.5%左右，这种低铁超白玻璃也被称为光伏玻璃。要进一步提高玻璃的透过率，就需要在光伏玻璃表面加镀低折射率膜层，并利用光在空气-薄膜/薄膜-光伏玻璃界面处的反射光波的相互干涉来降低太阳能玻璃对太阳光的反射强度，提高光伏玻璃在波长为400~1000 nm的光波范围内的透过率，并最终使得太阳能电池组件的输出功率有相应的提升。目前较为实用的镀膜工艺主要有磁控溅射固相镀膜和溶胶凝胶液相镀膜。其中溶胶凝胶液相镀膜是将含膜层材料的溶胶在玻璃表面均匀铺开，经表干后形成凝胶，再经高温热处理形成有一定附着力的功能膜层。相比于磁控溅射，溶胶凝胶涉及不同材料间的化学反应，且膜层厚度及均匀性的精密程度低，并不适合制备复杂的多层光学膜系。但是，溶胶凝胶液相镀膜原料成本低、设备投入小、镀膜面尺寸形状影响小、生产效率高，更能满足目前光伏玻璃大面积镀膜的实际市场需求。 

目前国内已公开的光伏玻璃减反射镀膜的相关专利及专利申请中较多采地用双层膜系以实现较好的减反射效果，如公开号为CN 101913780 、CN 101891394的中国发明专利都提供了含有钛、锆等金属氧化物膜层的减反射双层膜系，但这些膜系的原料和生产成本高、施镀过程繁琐、热处理过程复杂。综合考虑镀膜成本及膜层品质，实际镀膜生产中所采用的大都为一次施镀的单层氧化硅多孔膜，即采用硅酯在酸性或碱性条件下单步水解、构建由SiO₂球形纳米颗粒堆积而成低折射率膜层，如申请号为US 09/978770的美国专利公开了一种采用酸催化的、辅以稳定剂的的减反射镀膜用SiO₂溶胶。为了保证减反射效果，膜层必须有较高的孔隙率，因此SiO₂球形微粒在外力作用下容易发生相对位移并导致得整个膜层受到破坏。而且，这些孔隙较多且呈开口状，酸碱物质可以进入并破坏膜层而导致透过率大幅下降。实际镀膜玻璃产品的使用情况也表明，采用上述方法所制备的减反射膜层的在户外长期暴露后，膜层附着力、减反射效果等指标随着时间推移而逐渐下降。H.Ye等人(Solar Energy Materials & Solar Cells, 95 (2011) 2347)报导了采用硅酯在不同催化条件下两步水解，并形成内核为球型、外壳为链状的复合结构氧化硅颗粒。经过热处理后，球型颗粒间保持较大孔隙，而短链结构增加颗粒间的键合力。这些短链结构还可将颗粒间的孔隙封闭起来，使得水汽、酸碱物质难以进入膜层，提高膜层的耐候性。如公开号为CN 1263354的中国发明专利中提及了一种用于显示屏幕的纳米涂层，亦采用硅酯酸碱两步催化并添加硅烷偶联剂获得有一定结合力的宽带减反射膜层。公开号为CN101609859的中国发明专利也公开一种用于硅芯片表面的双层减反射膜系，其中的一层为酸碱两步催化的多孔硅膜层。但是，这些膜层的组分单一，坚膜温度在300~500℃。这使得其难以经受光伏玻璃钢化时700℃的高温热处理，并且其耐潮、耐中性盐雾、耐碱等耐候性还不能完全满足光伏玻璃实际使用的要求。又如公开号为CN 101898869 及CN 101891399的中国发明专利申请中都提供了含有大量金属盐及添加剂的复合硅溶胶，这些金属盐和添加剂可以使膜层能经受高温热处理，提高膜层机械强度，并可以抵抗碱性物质对膜层的破坏。但受到大量金属盐和添加剂的影响，膜层折射率可能偏大而且难以调解，而且在耐潮、耐酸蚀等方面也可能存在不足。 

针对减反射镀膜光伏玻璃使用过程中显现的耐候性问题及以上镀膜产品的不足，亟需提供一种光伏玻璃用减反射镀膜用复合溶胶。 

发明内容