[发明专利]减反射复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及减反射膜领域，公开了减反射复合膜及其制备方法和应用。所述减反射复合膜包含依次层叠的A膜层、第二材料膜，所述A膜层包含连续交替层叠的SiO₂膜、第一材料膜，SiO₂膜、第一材料膜的连续交替层叠次数大于等于4，其中，第一材料膜的折射率为1.95‑2.41，厚度为12‑150nm；所述SiO₂膜的折射率为1.45‑1.47，厚度为12‑200nm；第二材料膜的折射率为1.35‑1.39，厚度为90‑120nm。本发明所述的减反射复合膜不仅具有较强的宽光谱减反射效果，而且在膜系设计及膜料选择上充分考虑薄膜的应力匹配问题，使各膜层间具有较高的界面结合强度，延长产品的使用寿命。

技术领域

本发明涉及减反射膜领域，具体涉及减反射复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

研究表明，除去死区及各层吸收外，CIGS太阳能电池中约9％的光电流损失是由电池组件对入射光的反射损失造成的。其中，作为保护电池表面的前板玻璃，在未镀减反射膜的情况下，玻璃与空气界面的反射率可高达4.8％。当前工业生产的解决方案主要包括两种，分别是在前板玻璃表面使用单层MgF₂膜或多孔SiO_x膜作为减反射膜，以降低入射光的反射损失。根据光学干涉原理，确定厚度的单层MgF₂减反射膜仅对某特定波长光波的反射光形成干涉削弱作用，从而形成V字形反射曲线，因此制备单层MgF₂减反射膜后，可使某特定波长光波反射率降低至0.5％以下，但V字形反射曲线使整个光谱平均反射率仍高于3％，入射光波依然存在相当多的反射损失；基于相似原理，多孔SiO_x膜可将整个光谱的平均反射率降至2％以下，性能略高于单层MgF₂。此外，MgF₂膜及多孔SiO_x膜质地疏松，本身硬度相对较低，且不具有防水及自洁净功能。

现有技术也公开了减反射复合膜，CN107546279A公开了一种太阳能电池板用减反射膜，该减反射膜包括：空心二氧化硅层、复合硅氧化物层、防水层及耐磨层。其中，空心二氧化硅层是由空心二氧化硅镀膜液涂覆在玻璃基板表面后烘干制得；复合硅氧化物层由二氧化硅复合镀膜液在空心二氧化硅层表面涂覆之后烘干制得，所述复合硅氧化物层为硅钛氧化物层、硅锆氧化物层、硅铝氧化物层、硅钛锆氧化物层、硅钛铝氧化物层、硅锆铝氧化物层和硅钛锆铝氧化物层中的一种；防水层包括以下重量份数原料：二甲苯50份、苯乙烯35份、抗氧剂1份、分散剂2份、触变剂3份、余量水30份；耐磨层为Al₂O₃-Cu纳米复合粉涂层。但是该膜系镀膜过程较为复杂，在制备过程中需经多次溶液或溶胶配置、涂敷、烘干等工艺步骤，在实际生产中较难实现，且会极大增加产品成本。此外，由镀膜液或胶体涂敷、烘干获得的薄膜在制备过程中未经过高温或真空过程，必将导致各膜层界面间主要结合力为范德瓦尔斯力，使界面结合强度相对较低，影响产品寿命。

“Multi layered anti-reflective coatings for ultra-thin CIGS solarcells”公开了利用电子束蒸发方法制备的glass/TiO₂/MgF₂、glass/MgF₂/TiO₂/MgF₂及glass/HfO₂/MgF₂减反射膜，可将玻璃单侧表面的平均反射率最低降至5.1％。其减反射效果仅略微优于单层MgF₂减反射膜，效费比相对较低。作者在每种膜系的设计中仅应用了两种折射率不同的光学膜料，且在设计中未考虑不同材料之间的内应力匹配问题。膜系中最外层MgF₂膜硬度相对较软，不利于对前板玻璃形成有效保护。此外，单纯由电子束蒸发制备的MgF₂薄膜晶粒较粗，薄膜结构相对疏松，因此该减反射膜系不具有防水及自洁净功效。

因此，亟需一种可以有效降低反射率，同时具有一定的强度以保护电池表面的前板玻璃，并具有防水及自洁净功能的减反射膜。

发明内容