[发明专利]一种表层具有封孔结构内层具有介孔结构的二氧化硅增透膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表层具有封孔结构内层具有介孔结构的二氧化硅增透膜，所述增透膜为上下双层膜结构，上层SiO₂薄膜中SiO₂纳米颗粒致密排布，下层SiO₂薄膜中SiO₂纳米颗粒排布形成多个纳米孔洞结构，所述孔洞结构的孔径为2～50nm。本发明制备的二氧化硅膜，表面为封孔结构二氧化硅膜，底层的二氧化硅介孔膜为网状结构，表层中二氧化硅缩聚物之间结合紧密，从而使上层为孔隙率很低的致密的二氧化硅膜，由于表层为闭孔结构，水分子无法进入薄膜孔隙中，从而增透膜具有优良的环境稳定性和耐候性。

技术领域

本发明涉及一种表层具有封孔结构内层具有介孔结构的二氧化硅增透膜，还涉及上述增透膜的制备方法，属于光学薄膜技术领域。

背景技术

增透膜是现代光学应用最广泛的一种薄膜，利用薄膜的干涉对光学表面的反射光和杂散光进行减弱或消除以增加薄膜的透过率。使用溶胶凝胶法制备增透膜具有操作简单、成本低、适用于不规则表面和大规模工业化生产等优点，特别是多孔薄膜的折射率可以大大低于相应体材料的折射率，且折射率连续可调。而提拉法的优点是厚度可控、膜层均匀、可以制备大面积的薄膜。

在太阳能电池主件中的玻璃盖板上镀制增透膜，减少对入射光的反射损失，提高实际转换效率。太阳辐射的波长范围很广，但是绝大部分能量集中在可见光到近红外区，但是由于硅在红外波段透过率很高，利用很少，因此对太阳能电池的增透重点放在400-800nm范围。目前使用的减反射膜基本上暴露在大气环境中，需要承受住日晒雨淋、高湿热等恶劣环境的考验。因此一种在400-800nm具备高透过率，同时耐候性好的减反射膜的开发很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种表层具有封孔结构内层具有介孔结构的二氧化硅增透膜，该增透膜在400～800nm范围具有高透过率，同时耐候性好。

本发明制得的增透膜表面为闭孔结构的SiO₂薄膜能够阻止水分子进入孔隙中，切断了二氧化硅对水分子的吸附途径，从而有效解决了多孔SiO₂薄膜吸潮引起的耐候性问题。

一种表层具有封孔结构内层具有介孔结构的二氧化硅增透膜，所述增透膜为上下双层膜结构，上层SiO₂薄膜中SiO₂纳米颗粒致密排布，下层SiO₂薄膜中SiO₂纳米颗粒排布形成多个纳米孔洞结构，所述孔洞结构的孔径为2～50nm。

上述表层具有封孔结构内层具有介孔结构的二氧化硅增透膜的制备方法，包括如下操作步骤：

步骤1，制备溶胶A：将正硅酸乙酯、乙醇、去离子水、酸催化剂和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物以一定的摩尔比混合，经陈化后制得溶胶A；

步骤2，制备溶胶B：将正硅酸乙酯、乙醇、去离子水和酸催化剂以一定的摩尔比混合，经陈化后制得溶胶B；

步骤3，将经过预处理的基底浸入步骤1的溶胶A中，采用浸渍提拉法在基底上镀SiO₂薄膜；其中，提拉速率为50～200mm/min；

步骤4，将镀有SiO₂薄膜的基底放入步骤2的溶胶B中，采用浸渍提拉法在基底上镀SiO₂薄膜，镀膜后进行退火处理，从而得到表层封闭、内层为介孔结构的双层增透膜。

其中，步骤1和步骤2中，所述酸催化剂为盐酸、醋酸或硝酸中的一种。

其中，步骤1中，正硅酸乙酯、乙醇、去离子水、酸催化剂和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物的摩尔比为1∶20-60∶2-8∶0.01-0.1∶0.002-0.1。

其中，步骤2中，正硅酸乙酯、乙醇、去离子水和酸催化剂的加入摩尔比为1∶20-60∶2-8∶0.01-0.1。