论文部分内容阅读
随着社会的不断发展,能源稀缺、环境污染问题已经迫在眉睫。太阳能作为清洁可再生能源越来越多地受到人们的关注,而如何提高太阳能的利用率则成为研究热点。其中,在光伏/光热器件表面镀制减反膜是一种提高光伏/光热转换效率的有效方法。在大多数研究中,减反膜虽然具有较高的透过率,但是其增透波段较窄,在实际应用中受到限制。本文制备出了能够在400-1000 nm的宽波长范围内均能达到高透过率的宽频减反膜,主要研究内容如下:(1)在SiO2酸溶胶中引入了可溶于水的PEG造孔剂,再通过水洗的方法,利用PEG析出过程中形成的孔洞结构,得到了孔隙率由内向外逐渐增大、折射率由内向外逐渐减小的渐变折射率SiO2单层减反膜(简称为水洗法单层减反膜)。研究了PEG分子量、PEG用量、水洗的温度及时间等因素对该单层减反膜减反效率的影响。当PEG分子量为400、用量为0.3 m L时其透过率最高,达98.4%。PEG分子量过大或用量过多会导致膜层的孔径过大,造成散射。此外,当水洗温度为60°C、水洗时间为60 min时所得的减反膜的效果最好。水洗温度过高或水洗时间过长会使得膜层易于脱落,水洗温度过低或时间过短则不能获得理想的折射率渐变减反膜。通过分析,水洗法单层减反膜的力学性能较好,硬度为5H,但疏水性能欠佳。(2)向SiO2酸溶胶中引入了适量DDS造孔剂,再对经DDS改性酸溶胶提拉镀膜的基片进行高温热处理,利用DDS富含的甲基在高温烧结时发生热解形成的大量孔洞结构,制备出了DDS改性SiO2减反膜。研究了DDS的用量、HCl催化剂的用量、提拉速度等因素对DDS改性SiO2减反膜性能的影响。当DDS的用量为4 m L、热处理温度为450°C、保温时间为30 min时制备的改性SiO2减反膜透过率最高,达97.6%。DDS用量过低会导致孔洞结构偏少,膜层折射率偏高;DDS用量过高则使得溶胶的成膜性不好,容易形成裂纹。通过分析,DDS改性SiO2减反膜的疏水性远好于水洗法单层减反膜的疏水性能。向SiO2酸溶胶中引入适量PEG造孔剂,PEG分子在热处理过程中挥发留下孔洞,制备出了PEG改性SiO2减反膜。研究了PEG分子量、PEG用量、热处理对膜层透过率的影响,当PEG分子量为600,用量为4.5 m L,升温速度为30°C/min时减反效果最好,最高值为98.0%。经疏水处理过的PEG改性SiO2减反膜疏水性能较好。(3)普通SiO2酸溶胶减反膜虽然与玻璃基片有较强的结合力,但其折射率过高、透过率较低。本文以普通SiO2酸溶胶减反膜为底层膜、DDS改性SiO2酸溶胶减反膜为中层膜、DDS改性SiO2碱溶胶减反膜为外层膜构建了多层复合渐变折射率减反膜,以求减反膜兼顾强结合力与高透过率。分别研究了HCl催化剂和TEOS前驱体的用量对普通SiO2酸溶胶减反膜的透过率的影响、DDS和去离子水的用量对改性SiO2碱溶胶减反膜透过率的影响。然后分别将最佳工艺条件下的三种单层减反膜按次序构建出双层和三层渐变折射率减反膜,发现其透过率均好于单层减反膜。这归因于DDS改性SiO2碱溶胶减反膜极高的透过率,同时多层膜与基体的强结合力也避免了该碱溶胶减反膜单独使用时易发生的脱落缺陷。