董天鵬 王將 俞長慶 呂華博
（江西彩虹光伏有限公司 上饒 334000）
摘 要：使用彩虹雙層鍍膜液在光伏玻璃基板上送爸，利用輥涂工藝成功制備了由不同厚度和折光率二氧化硅層構(gòu)成的雙層減反射薄膜铛嘱。通過對不同制備參數(shù)下得到的雙層SiO2減反射薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)和組裝的組件光伏性能進(jìn)行對比研究袭厂，結(jié)果表明：在制備的底層和表層SiO2膜厚分別為75 nm和127 nm時墨吓，減反射鍍膜玻璃樣品在波長380～1100 nm范圍的平均透過率為94.33%（AM 1.5平均），封裝的光伏組件也表現(xiàn)出了更高的外量子效率和組件功率纹磺。
關(guān)鍵詞：雙層SiO 減反射薄膜帖烘；輥涂；微結(jié)構(gòu)橄杨；透過率秘症；外量子效率
0 引言
太陽能取之不盡，用之不竭式矫，以其不必長距離輸送乡摹、無噪聲、無污染等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)成為理想的代替化石燃料的清潔能源采转。光伏發(fā)電是太陽能利用率高且具有發(fā)展前景的利用方式聪廉。目前，在光伏市場中，較為成熟的太陽能發(fā)電器件為硅基太陽電池和薄膜（碲化鎘锄列、砷化鎵等）太陽電池图云，其組件的光電轉(zhuǎn)換效率雖然在近年來取得快速發(fā)展，然而依舊在20%左右邻邮。提高太陽電池組件中光吸收材料的光電轉(zhuǎn)換效率不僅成本高竣况，而且存在技術(shù)瓶頸，很難突破筒严。因此丹泉，提高組件中其他材料（如蓋板玻璃和EVA膠等）的透光率是目前提高光伏組件發(fā)電功率的常用方法［1］。在光伏蓋板玻璃上制備減反射薄膜可以明顯降低反射率鸭蛙，增加透過率摹恨，從而增加硅基吸收層對太陽能的吸收［2］。
減反射薄膜有單層膜娶视、雙層膜和多層膜之分晒哄。單層膜材料主要有多孔SiO2、ZnS和TiO2等肪获，很難實(shí)現(xiàn)寬域范圍內(nèi)理想的減反射效果寝凌，而三層減反射膜會增加材料、資金的損耗以及鍍膜工藝的復(fù)雜性［3］孝赫。常用的雙層減反射薄膜系主要是 TiO2 /SiO2较木、MgF2 /ZnS或TiOx /Al2O3。TiO2和SiO2薄膜具有較大的折射率差青柄，可獲得比較寬的反射帶伐债，因而被廣泛應(yīng)用于雙層減反射薄膜中。SiO2薄膜具有硬度高致开、耐磨性好峰锁、膜層牢固、光透過率高喇喉、散射吸收小祖今、透明區(qū)一直延伸到紫外區(qū)等良 好的光學(xué)性能，更低廉的原料價格使得雙層 SiO2減反射薄膜在光伏市場中更有優(yōu)勢拣技。
在固體薄膜的制備過程中千诬，常見的沉積方法有: 脈沖激光沉積、磁控濺射膏斤、熱蒸發(fā)徐绑、電子束蒸發(fā)、分子束外延莫辨、化學(xué)氣相沉積等傲茄。本文采用鍍膜成本低的溶膠-凝膠方法毅访，選用連續(xù)輥涂的方式在光伏壓延原片玻璃上連續(xù)沉積兩層不同厚度和折射率的SiO2薄膜，成功實(shí)現(xiàn)了雙層SiO2減反射膜的制備盘榨，進(jìn)行了光學(xué)性能測試喻粹。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 原料
CH-202A/CH-202B鍍膜液（彩虹光伏有限公司）；異丙醇草巡；3.2 mm超白光伏壓延玻璃（彩虹光伏有限公司）守呜。
1.2 儀器與設(shè)備
輥涂鍍膜機(jī)；氣浮臺式光譜透射比測量系統(tǒng)（ 奧博泰Filmeasure2100）山憨；場發(fā)射掃描電子顯微鏡查乒；PCT加速老化試驗(yàn)箱。
1.3 雙層SiO2減反射膜的制備
在恒溫恒濕鍍膜房中郁竟，使用明碩鍍膜機(jī)在2267 mm×1128 mm×3.2 mm的太陽能光伏壓延原片玻璃表面依次輥涂底層膜和面層膜玛迄。原片玻璃的透過率為91.66%。雙層減反射膜的制備中棚亩，選用固定型號的兩種鍍膜液以分別固定頂層和底層薄膜的折射率蓖议。主要通過輥涂工藝中調(diào)節(jié)膠輥轉(zhuǎn)動速度來控制所得的薄膜厚度，以保證滿足光學(xué) 性能要求蔑舞。在輥涂工藝中拒担，提高膠輥速度能線性提高涂布液體的數(shù)量，因此可以調(diào)節(jié)雙層SiO2減反射膜頂層和底層薄膜厚度攻询。在標(biāo)準(zhǔn)鍍膜過程中，鍍膜液與異丙醇的補(bǔ)給量按比例2∶1州弟，主傳動速度設(shè)為12 m/min钧栖，膠輥速度設(shè)為12.5～13.5 m/min，固化爐溫度設(shè)為120～200 ℃婆翔。鍍膜固化后進(jìn)入鋼化爐鋼化拯杠，按照常規(guī)鋼化工藝在680～ 720 ℃鋼化2～3 min，然后經(jīng)清洗機(jī)清洗啃奴、烘干潭陪， 得到鍍有雙層SiO2減反射膜的光伏鍍膜玻璃。
1.4 性能測試
透過率測試采用奧博泰Filmeasure2100氣浮臺式光譜透射比測量系統(tǒng)最蕾，在380～1100 nm波長 范圍內(nèi)對減反射鍍膜鋼化玻璃樣品進(jìn)行測試依溯。
微觀形貌結(jié)構(gòu)的測試?yán)脠霭l(fā)射掃描電子顯微鏡測量減反射膜層厚度及表面和斷面結(jié)構(gòu)形貌。
耐候性能的測試是在PCT加速老化實(shí)驗(yàn)箱中瘟则，在溫度121℃±0.5 ℃黎炉，相對濕度99%～100% 下保持48 h，測試膜層的腐蝕對比情況醋拧。
2 結(jié)果與討論
2.1 雙層SiO2減反射膜的透過率增益
通過調(diào)節(jié)雙層SiO2減反射膜制備過程中鍍膜機(jī)的膠輥轉(zhuǎn)動速度來控制雙層薄膜中底層薄膜和頂層薄膜的厚度慷嗜，利用頂層薄膜和底層薄膜不同折射率和厚度來調(diào)節(jié)鍍膜的整體光學(xué)性能淀弹，從而調(diào)節(jié)鍍膜光伏蓋板玻璃的整體透過率。
圖1為單層SiO2減反射膜光伏玻璃和使用不同膠輥轉(zhuǎn)速工藝制備的雙層SiO2減反射膜光伏玻璃的透過率曲線庆械；具體數(shù)據(jù)見表1薇溃。
圖1 不同工藝制備的光伏玻璃的透過率曲線
表1 不同光伏玻璃的透過率
由表1可知，由于原片玻璃表面對太陽光的反射以及內(nèi)部離子對太陽光的吸收缭乘，透過率只有91.66%痊焊；使 用彩虹CH202B鍍液制備的單層SiO2減反射膜光伏玻璃能有效減少玻璃表面對太陽光的反射，透過率提高到94.06%忿峻；而使用彩虹CH202A鍍膜液在不同膠輥轉(zhuǎn)速制備的雙層SiO2減反射膜光伏玻璃的透過率均高于單層SiO2減反射膜光伏玻璃的透過率薄啥，其中鍍膜機(jī)膠輥轉(zhuǎn)速均為 12 m/s時樣品的透過率最高，達(dá)到了94.33%逛尚，與原片玻璃相比垄惧，透過率增益達(dá)到了2.67%。雙層鍍膜的光學(xué)增益明顯绰寞。
2.2 雙層SiO2減反射膜的微觀結(jié)構(gòu)
由透過率增益可以看出到逊，制備雙層SiO2減反射膜制備的底層薄膜和頂層薄膜的最佳膠輥轉(zhuǎn)速均為12 m/s，得到的頂層薄膜和底層薄膜的厚度分別為127nm和75nm滤钱。對制備的SiO2減反射膜的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征觉壶，圖2和圖3分別為單層和雙層 SiO2減反射膜的表面和斷面掃描電鏡照片。
（a）單層 （b）雙層
圖2 單層/雙層SiO2減反射膜表面掃描電鏡照片
（a）單層 （b）雙層
圖3 單層/雙層SiO2減反射膜斷面掃描電鏡照片
由圖2可以看出件缸，單層SiO2減反射膜和雙層 SiO2減反射膜的外層表面結(jié)構(gòu)基本相似铜靶，表面均勻分布了孔徑為50nm左右的橢圓形納米微孔。
由圖3可以看出他炊，單層SiO2減反射膜其膜層厚度約為118nm争剿，膜層中存在分布均勻且互不連通的橢圓形氣孔。雙層SiO2減反射膜其頂層薄膜的厚度127nm痊末，底層較為致密薄膜的厚度為75nm蚕苇，頂層薄膜的微結(jié)構(gòu)與單層SiO2減反射膜類似，均勻分布了互不連通的橢圓形氣孔凿叠，其底層薄膜相對均勻涩笤，沒有明顯的氣孔。雙層SiO2減反射膜因其頂層薄膜和底層薄膜不同的微結(jié)構(gòu)和折光率盒件，實(shí)現(xiàn)了透過率2.67%的增益蹬碧。
光伏鍍膜玻璃由于要在戶外長期使用，因此履恩，耐候性能表現(xiàn)對于光伏鍍膜玻璃的綜合性能和長期可靠工作而言是十分重要的锰茉。雙層SiO2減反射膜由于底層致密二氧化硅層的引入，可對光伏玻璃本體起到隔絕水汽入侵的保護(hù)作用切心。因此飒筑，還對制備的鍍有SiO2減反射膜的光伏玻璃樣品進(jìn)行了耐候性能的測試和對比片吊。
單層和雙層SiO2減反射膜經(jīng)過PCT加速老化測試后的表面和斷面掃描電鏡見圖4和圖5。由表面和斷面掃描電鏡照片來看协屡，單層SiO2減反射膜經(jīng)過 PCT加速老化測試后膜層表面和內(nèi)部均有損壞俏脊，薄膜表面粗糙不平且厚度不均；雙層SiO2減反射膜經(jīng)過PCT加速老化測試后膜層表面和內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)基本保持不變肤晓。這是因?yàn)殡p層SiO2鍍膜的底層較為致密爷贫，能明顯抑制玻璃本體中堿性金屬離子（鈉鈣 等）的析出，從而產(chǎn)生保護(hù)效應(yīng)［4］补憾。由此可見漫萄，雙層SiO2減反射膜較單層SiO2減反射膜具有更好的耐水汽侵蝕性能，鍍膜的綜合耐候性能得以明顯提高盈匾。
（a）單層 （b）雙層
圖4 腐蝕后測試單層/雙層SiO2減反射膜的表面掃描電鏡照片
（a）單層 （b）雙層
圖5 腐蝕后測試單層/雙層SiO2減反射膜的斷面掃描電鏡照片
2.3 單層/雙層SiO2減反射膜相關(guān)組件的光伏效應(yīng)
圖6顯示了使用不同光伏玻璃裝備的相應(yīng)組件的外部量子效應(yīng)腾务。
圖6使用不同光伏玻璃裝備的相應(yīng)光伏組件的外部量子效應(yīng)
由圖6可以看出，不論是單層SiO2減反射膜還是雙層SiO2減反射膜在波長＜600nm和波長＞ 700nm時均表現(xiàn)出比原片更高的外部量子效應(yīng)削饵。 而且雙層SiO2減反射膜在波長＜460nm和波長＞ 940nm時岩瘦，比單層SiO2減反射膜也表現(xiàn)出更高的外部量子效應(yīng)。這也與對應(yīng)的減反射膜蓋板玻璃的透過率數(shù)據(jù)是一致的窿撬。組件的光伏效應(yīng)結(jié)果表明启昧，使用雙層SiO2減反射鍍膜玻璃封裝的光伏組件，可以有效提高其發(fā)電功率∨椋現(xiàn)在新型電池如HJT組件密末，對于長波長的光學(xué)利用效率更 高，因此可以合理預(yù)測宰啦，雙層SiO2減反射鍍膜玻 璃封裝光伏組件的功率提高效應(yīng)在未來會更加顯著苏遥。
3 結(jié)論
使用輥涂工藝成功制備了單層SiO2光伏減反射膜和由不同厚度和折光率SiO2層組成的雙層SiO2光伏減反射膜樣品。對制備得到的單層/雙層SiO2減反射鍍膜的微觀結(jié)構(gòu)赡模、光學(xué)性質(zhì)和組裝的相關(guān)組件的光伏性能進(jìn)行了對比研究。在制備的兩層 SiO2膜厚分別為75nm和127nm時师抄，雙層SiO2減反射鍍膜光伏玻璃在波長380～1100nm范圍的平均透過率為94.33%（AM 1.5平均）漓柑，其光學(xué)性能明顯高于單層鍍膜。同時雙層鍍膜玻璃的耐候性能也有顯著提高叨吮，組裝的對應(yīng)組件也表現(xiàn)出了較高的外部量子效率辆布。雙層SiO2減反射鍍膜光伏玻璃的綜 合性能要優(yōu)于單層SiO2減反射鍍膜光伏玻璃。
參考文獻(xiàn)
［1］周冬蘭,周鵬,廖丹.光伏組件封裝材料的研究進(jìn)展[J]. 化工新型材料,2020,48（07）: 15-18.DOI:10.19817/j.cnki.Issn1006-3536. 2020.07.004.
［2］Ballif, C. Dicker, J, Borchert D, et al. Solar glass with industrial porous SiO2 antire-flection coating: measurements of photovoltaic module properties improvement and modelling of yearly energy yield gain[J]. Solar energy materials and solar cells, 2004, 82（3）: 331-344.
［ 3］ Hou, GuoJiao, Iván García, Ignacio Rey-Stolle. Highlow refractive index stacks for broadband antireflection coatings for multijunction solar cells[J]. Solar Energy, 2021, 217（3）: 29-39.
［ 4］ Law, Adam M., et al. Combined Anti-soiling and Antireflection Coatings for Solar Modules[C]. 2021 IEEE 48th Photovoltaic Specialists Conference（PVSC）. IEEE, 2021.
聚砜醫(yī)療干粉吸入...
塑料包裝材料的減...
汽車功能鍵觸摸蓋I...
高性能注塑聚丙烯...
