[发明专利]用于光学元件的涂料组合物

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于光学元件的涂料组合物，更特别地涉及在光伏电池应用中使用的玻璃盖板(glass cover)用的抗反射涂层。

背景技术

抗反射(AR)涂层应用于许多工业，包括光伏(PV)模块的制造，以在光穿透光学透明元件如玻璃时减少入射光线的反射部分。玻璃基底的AR涂层的目标是实现尽量接近1.23的折射率，以使得在宽的光波长谱带上的光透射最大化。

一层或多层低折射率涂料可以在宽波长范围和宽入射角范围内获得改善的透光率。这种涂料可以经由溶胶-凝胶工艺沉积(在大气压或非真空下)，并且可以是高成本效率的。这些薄的抗反射涂层，可以由采用常规涂布技术施涂到玻璃上的二氧化硅前体形成，据报道将光谱可见光部分的太阳光透光率提高了约二到三个百分点。已采用多种机理来形成这种溶胶-凝胶材料，包括经由烷氧基硅烷的水解/缩合反应。参见，例如，G.Wu等的，“Anovel route to control refractive index of sol-gel derived nanoporous films used as broadband antireflective coatings”，材料科学与工程B78(2000)，135-139页。

溶胶-凝胶涂料可以采用各种方法施涂到光学透明元件上，包括旋涂，狭缝挤压式涂布，喷涂，浸涂，幕涂，辊涂以及其它涂布技术。取决于施涂方法，包含在涂料组合物当中的以氧化物表示的固体总量可以在大约1到大约25重量百分数范围内变化。在溶胶-凝胶工艺当中使用的常规溶剂体系通常具有低沸点和高挥发性，以使得它们在涂料施涂到基材上之后快速蒸发，从而尽量减少固化时间和温度条件。

对于某些湿涂料施涂方法，并且特别是某些连续涂布方法的一个挑战是难以在光学透明基材上获得均匀的涂层。包含常规低沸点溶剂体系的溶胶-凝胶涂料组合物的使用，趋向于表现出随着时间流逝增大的固体浓度和/或粘度，从而导致不均匀的涂层。这会导致质量保证受到挑战以及材料成本的增加。

发明内容

本文公开的实施方案涉及涂料组合物，采用该涂料组合物的光学元件如光学模块，以及制备溶胶-凝胶组合物和/或将溶胶-凝胶组合物施涂到光学元件上的改进工艺。

一个实施方案是涂料组合物，其包含至少一种烷氧基硅烷残体(residue)和至少大约50wt％的在大气压下具有至少约125℃的沸点的溶剂。

另一个实施方案是形成光学透明元件的方法，其中在该光学透明基材的一部分上通过辊涂或其它涂布方式施涂涂料组合物，然后加热以形成涂层如抗反射涂层。所述涂料组合物包含至少一种烷氧基硅烷残体和至少大约50wt％的至少一种在大气压下具有至少125℃的沸点的溶剂。

更进一步的实施方案是生产涂料组合物的方法，其中在合适的条件下将至少一种烷氧基硅烷与高沸点溶剂混合从而形成组合物。

附图说明

附图1是根据本发明的一个实施方案的示例性辊涂系统的示意图。

附图2提供了依照本发明一个实施方案的包含涂层的光伏电池的示意图。

具体实施方式

在一个实施方案当中，本发明提供了涂料组合物，其包含至少一种烷氧基硅烷残体，至少一种高沸点溶剂，任选的水和任选的催化量的酸或碱。根据某些实施方案，所述涂料组合物可以不含或基本上不含低沸点溶剂。

各种从商业渠道获取的烷氧基硅烷均可用于形成所述涂料组合物。合适的烷氧基硅烷可以具有下面的通式：

其中，至少2个R基团独立地是C₁到C₄烷氧基且剩余的R基团，如果有的话，独立地选自由氢、烷基、苯基、卤素、取代苯基组成的组。术语烷氧基包括可在接近室温的温度下通过水解容易地从硅上解离(cleave)的任何其它有机基团。合适的烷氧基硅烷包括四乙氧基硅烷(TEOS)和四甲氧基硅烷(TMOS)。其它的例子包括三烷氧基硅烷如甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)，氨丙基三乙氧基硅烷(APTEOS)和APTEOS-三氟甲磺酸酯，乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)，和二乙基磷酰乙基三乙氧基硅烷(diethylphosphatoethyltriethoxy silane)。实例还包括二烷氧基硅烷如甲基二乙氧基硅烷(MDEOS)，二甲基二乙氧基硅烷(DMDEOS)，和苯基二乙氧基硅烷(PDEOS)。进一步的实例包括单烷氧基硅烷如三甲氧基硅烷，且特别是(3-缩水甘油醚氧丙基)-三甲氧基硅烷。也可使用烷氧基硅烷材料的组合。