宽谱全向光伏玻璃减反射膜及其制法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料和光伏电池等领域。具体地，本发明提供了宽谱全向光伏玻璃减反射膜及其制法和应用。
【背景技术】
[0002]世界范围内的能源紧张和环保压力极大地促进了人们对太阳能电池光伏组件的研发和应用。随着人们对太阳能电池光伏组件的不断优化，太阳能光伏组件中晶体硅电池片的转换效率已接近极限，继续依靠提高电池片本身效率来提高光伏组件实际输出功率变得十分困难。目前，人们普遍采用一种含铁量较低的光伏玻璃作为太阳能电池光伏组件用的封装玻璃，这种玻璃在可见光波段具有较高的透过率。但是由于光伏玻璃与空气之间折射率差异，光伏玻璃表面对可见光仍存在约4%的反射。通过在光伏玻璃表面涂制一层减反射膜可以有效地提高光的透过率，从而提高太阳能电池光伏组件的输出功率。
[0003]目前，光伏玻璃用减反射膜受制于成本的要求，主要采用的是溶胶凝胶法来制备单层多孔氧化硅的减反射膜结构。例如，公开号为CN1263354A的专利通过向二氧化硅纳米颗粒交联网络或颗粒网络中渗入有机添加剂和硅烷偶联剂，利用酸碱两步法制备出了高强膜基结合力的减反射涂层。普通的单层减反射膜虽然容易生产，但是其减反射特性的调控手段单一。同时，普通的单层经典减反射膜结构的减反增透效果对入射光的波长和入射角度十分敏感，而光伏组件实际应用时，太阳光照射到组件上的波长范围很宽，同时照射角度也有可能远远偏离垂直照射，这种大角度倾斜照射情况下，简单的单层减反射膜会降低甚至失去减反增透效果，从而对实际应用中组件的输出功率产生影响。目前为止，尚未发现专门针对光伏组件封装用且具有宽光谱、全角度减反射效果的减反射膜的制备方法。
[0004]因此，本领域迫切需要研发整体工艺成本低廉、技术路线简单、适合工业化大规模应用且光学性能适宜的减反射膜复合料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是提供一种具有宽光谱、全角度减反射效果的减反射膜及其制备方法。
[0006]在本发明的第一方面，提供了一种具有减反射膜的复合材料，所述复合材料包括:
[0007](a)基材；以及
[0008](b)位于所述基材至少一个主表面上的减反射膜(层)，并且所述减反射膜的厚度为50-200纳米，并且所述减反射膜上设有球面光陷，其中球面光陷的直径大于或等于所述减反射膜的厚度。
[0009]在另一优选例中，所述球面光陷的直径为200-600nm，较佳地为250_500nm。
[0010]在另一优选例中，所述球面光陷的直径是不同的、或者所述球面光陷的直径是相同或基本相同的。
[0011]在另一优选例中，所述球面光陷的直径是相同或基本相同的。
[0012]在另一优选例中，所述球面光陷的直径是不同的(由不同直径的微球通过混合搭配而形成)。
[0013]在另一优选例中，所述的“基本相同”指对于η个球面光陷而言，其中> 80% (较佳地> 90%,更佳地> 95%,更佳地> 99%,最佳地100%)对应的球面光陷的直径di (其中i = I?η)与所述η个球面光陷的平均直径d0之比(di/dO)为0.8-1.2，较佳地0.9-1.1。
[0014]在另一优选例中，所述的“相同”指对于η个球面光陷而言，其中100%对应的球面光陷的直径di (其中i = I?η)与所述η个球面光陷的平均直径d0之比(di/dO)为0.8-1.2，较佳地 0.9-1.1。
[0015]在另一优选例中，所述减反射膜的厚度为100-200纳米，较佳地为100-150纳米。
[0016]在另一优选例中，所述球面光陷的直径小于2000纳米，更佳地小于1000纳米。
[0017]在另一优选例中，所述的球面光陷是通过气化PS微球所形成的。
[0018]在另一优选例中，所述减反射膜的化学成分为氧化物或二氧化硅。
[0019]在另一优选例中，所述基材为光伏玻璃。
[0020]在另一优选例中，所述球面光陷的密度为1-10X 17个/cm2，优选为4-6X 17个/
2
cm ο
[0021]在另一优选例中，所述的复合材料具有以下一种或多种光学性能:
[0022](a)宽谱减反射效果；对400-110011111 (较佳地400_800nm)的光线可有效增透减反；
[0023](b)全向减反射效果:在0-60度(较佳地0-45度)光线(如太阳光)入射角度范围内，可有效增透减反。
[0024]在另一优选例中，所述的“有效增透减反”指光线透光率的增益> 2%，较佳地彡2.5%，更佳地彡3%。
[0025]在另一优选例中，所述复合材料是用如下方法制备的:
[0026](a)提供一基材和一溶胶,其中所述的溶胶含有PS微球、纳米氧化娃；
[0027](b)将所述的溶胶施涂于所述的基材的至少一个主表面上，从而形成带有溶胶涂层的基材；
[0028](c)对所述的带有溶胶涂层的基材进行加热煅烧处理，使得所述的PS微球气化并在所述的溶胶涂层上形成因PS微球气化而导致的球面光陷，从而制得所述的具有减反射膜的复合材料。
[0029]在本发明的第二方面，提供了一种制品，所述的制品含有本发明一方面的复合材料或由本发明第一方面的复合材料制成。
[0030]在另一优选例中，所述的制品为太阳能电池光伏组件、太阳能电池。
[0031]在本发明的第三方面，提供了如本发明第一方面的复合材料的制备方法，包括步骤:
[0032](a)提供一基材和一溶胶,其中所述的溶胶含有PS微球、纳米氧化娃；
[0033](b)将所述的溶胶施涂于所述的基材的至少一个主表面上，从而形成带有溶胶涂层的基材；
[0034](c)对所述的带有溶胶涂层的基材进行加热煅烧处理，使得所述的PS微球气化并在所述的溶胶涂层上形成因PS微球气化而导致的球面光陷，从而制得本发明第一方面的具有减反射膜的复合材料。
[0035]在另一优选例中，所述的PS球在如下条件下进行气化去除:500-750°C进行煅烧处理，优选在680-730°C进行煅烧处理。
[0036]在另一优选例中，煅烧处理时间为1-10分钟，较佳地2-5分钟，更佳地2-3分钟。
[0037]应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
【附图说明】
[0038]图1显示了宽谱全向减反射结构“光陷阱”的作用示意图。
[0039]图2显示了宽谱全向光伏减反射膜表面的扫描电镜图片。
[0040]图3显示了宽谱全向光伏减反射膜截面的扫描电镜图片。
[0041]图4显示了镀有宽谱全向光伏减反射膜的光伏玻璃与对照试样在垂直入射角度下的透过率谱图。
[0042]图5显示了镀有宽谱全向光伏减反射膜的光伏玻璃与对照试样在45°入射角下的透过率谱图。
【具体实施方式】
[0043]本发明人经过广泛而深入的研究，出乎意料地发现，在一定厚度的(如100_200nm)光伏玻璃表面减反射膜的多孔氧化硅层中，实现特定直径的(如200-500nm)的球面凹陷后，可以有效的调控光伏玻璃上氧化硅基减反射膜在整个可见光波段的减反特性并改善在倾斜照射条件下的减反射效果。在此基础上完成本发明。
[0044]术语
[0045]如本文所用，“宽光谱范围”指的是，为了针对实际光伏组件的安装使用，本发明对组件表面的玻璃盖板在400-1 10nm尤其是400_800nm的宽光谱范围都能有效增透减反。
[0046]如本文所用，“全向减反射效果”是指，在0-60度(较佳地0-45度)光线(如太阳光)入射角度范围内，可有效增透减反。
[0047]光陷和球面光陷
[0048]如本文所用，术语“光陷”、“光学陷阱”、“光陷阱”、“光捕获”和“optical trap”可互换使用，是指位于光伏玻璃等基材的主表面上的凹陷结构，该结构可以多次折射入射光线，从而有效的减少光线在凹陷结构上的反射现象。通常，光陷可进一步提高例如光学组件或光伏材料等制品的光吸收效率。优选地，本发明中的光陷指直径大于200nm的光陷。
[0049]如本文所用，术语“球面光陷”、“球面凹陷”、“球形大孔”、“本发明