[发明专利]用于生产用于光学和热电装置的抗反射涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过在玻璃或塑料基材上的溶胶-凝胶技术获得抗反射涂层的方法。这种涂层增加了该涂层施加在其上的透明基材的透射率，因此其应用于高聚光型太阳能电池组件/高聚光型太阳能电池模块(HCPV)，在主透镜和辅助透镜二者中，在常规的硅或在热电CSP管中都是非常有用的。此外，在塔接收器的玻璃窗中。

因此，本发明可以限定在太阳能和热电能源装置领域内。

背景技术

太阳能收集器需要一个降低光透射的光损失的外玻璃罩。为了解决这个问题并提高系统的性能，在基材上使用具有预定厚度的涂层，该基材的透射率在0.90至0.92之间变化，从而透射光损失的变化在入射的太阳辐射的8至10％。为了减少这些损失使用通过不同技术制备的抗反射涂层。对于具有1.45的折射率的玻璃基材，应使用具有更低比率的涂层或抗反射涂层，以便结果是传输损耗中的降低。

在涂层领域溶胶-凝胶技术已是突破性进展。这种技术允许在室温从液体组分得到的无机氧化物的复合制剂的制备，其通过化学反应取得用于涂覆基材的固体结构(薄膜)，突出其强度和良好的光学性能。

存在几种商用涂层，其使用应用于太阳能领域中的溶胶-凝胶技术来施加。文件EP1329433A1公开了通过使用高浓度的浸泡或喷涂在不同的基材上并后续热处理以燃烧的多孔涂层的溶胶-凝胶法制备。这些涂层需要高温固化(400-600℃)以燃烧表面活性剂并实现机械稳定性。

文件EP1074526A2描述了通过浸泡在玻璃/氧化锡的基材上的抗反射的和流平薄膜的溶胶-凝胶法制备。使这些涂层定向以涂覆导电的氧化锡，氧化锡应用在玻璃基材上不会产生抗反射涂层。

文件US5580819A描述了在固体基材上具有不同官能团的抗反射的溶胶-凝胶法制备，固化并用电解质水溶液处理产生多孔性。这个过程允许获得为了实现多孔性而使用电解质破坏的强有机性质的杂化溶胶-凝胶薄膜，但是这些涂层不适合户外使用。

发明内容

本发明描述了通过溶胶-凝胶法制备具有抗反射性能的涂层，随后通过喷涂技术施加到太阳能收集器上以优化其光透射，并因此提高系统效率。与制备抗反射涂层的其他技术比较，所描述方法的主要优点是该技术的多功能性，其允许实现最佳的制剂以获得具有良好的光化学性质且针对环境因素具有机械和化学稳定性的所期望的光学特性。

该涂层的物理化学特性允许其通过喷涂技术施加到收集器上，喷涂技术表现了超过其他技术(诸如浸泡)的几个优点，而浸泡目前最广泛地用于CSP管涂层，举例来说。众所周知，喷涂施加是更简单的，其允许对小片/小件进行工作，且其是不需要更复杂的设备或工艺(如真空或蒸发)的自动化过程。并且，通过离心法沉积技术的利用，结果是得到均匀性较差的涂层。

因此，本发明的第一个方面涉及一种用于获得抗反射涂层的溶胶-凝胶法，其包含以下步骤：

a)通过混合式(Ⅰ)的化合物和式(Ⅱ)的化合物制备溶液

其中R₁、R₂、R₃和R₄是直链的或支链的、相同的或不同的C₁-C₆烷基基团；以及R₅、R₆、R₇和R₈是相同的或不同的，并选自直链的或支链的C₁-C₆烷基基团或者直链的或支链的C₁-C₆烷氧基基团，并且其中R₅、R₆、R₇或R₈中至少一个基团是烷基基团；

在包含水、C₁-C₄醇和无机酸的介质中，使其在50和100℃之间的温度水解1至10个小时，优选在60至90℃之间的温度，以及更优选为2至5个小时的时间，

b)将天然油和非离子表面活性剂加入到由(a)获得的溶液中，使之在50和100℃之间的温度水解1至10个小时，优选在60和90℃之间的温度以及更优选为2至5个小时。