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随着(zhe)能(neng)源技术的发展，收集太阳能(neng)并利用(yong)已经(jing)不是什么新鲜事(shi)了。在这(zhei)个利用(yong)过程(cheng)中，能(neng)量收集是一个非(fei)常关键(jian)的过程(cheng)。但限于太阳能(neng)自身组(zu)成系统(tong)本身，总有非(fei)常可观的一部分能(neng)量遭受流失。尤其是太阳能(neng)玻璃(li)盖板，更是最主(zhu)要的因(yin)素之一，因(yin)其光滑(hua)的表面(mian)会(hui)反射一部分光导致最终(zhong)到达系统(tong)的能(neng)量变少。

因此要提(ti)(ti)(ti)高(gao)提(ti)(ti)(ti)高(gao)整(zheng)个太阳能电(dian)池相对(dui)光(guang)电(dian)转化效率，就要想办(ban)法提(ti)(ti)(ti)高(gao)盖(gai)板玻(bo)璃的（光(guang)）透过(guo)率。根据已有(you)文献报道，提(ti)(ti)(ti)高(gao)盖(gai)板玻(bo)璃1%的透过率就能使整个系统效率增加2%。而目前常用的手段就是给盖板玻璃表面制造一层纳米级别的“增透(tou)膜(mo)”（也叫减反射膜）——该(gai)层薄膜能(neng)有效地减少(shao)光(guang)的(de)反射，让更多的(de)光(guang)进入太阳能(neng)电池片并被(bei)吸收。

针(zhen)对减(jian)反射薄膜不同的(de)(de)需求，研究者展开(kai)了广泛而深入的(de)(de)研究，常用的(de)(de)镀(du)膜材料有(you)MgO、TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂等，其(qi)中SiO₂由于(yu)具有性能稳定、无毒、无污(wu)染(ran)，折射率相(xiang)对较低、廉价(jia)易用，与基底结(jie)合良(liang)好的(de)(de)特点，被广泛应用在玻(bo)璃薄膜行业(ye)，如漳州旗滨玻(bo)璃有限公司申请的(de)(de)专利，就是采用溶胶(jiao)凝胶(jiao)法(fa)和(he)喷涂(tu)法(fa)制备的(de)(de)SiO₂双层膜，在波长(zhang)为400-800nm的范围内，其透光率超过95%。

镀膜工艺可以有效提高透光率

镀膜(mo)材(cai)料(liao)的(de)参(can)数对(dui)比

另外要注意的是，由于空(kong)气(qi)的折射(she)率(lv)(lv)为1.0，因此向(xiang)材料中引(yin)入孔(kong)隙，可以有效的降低其折射(she)率(lv)(lv)。对(dui)于增透膜而言，要在保证不引(yin)起(qi)散射(she)的前提下向(xiang)其引(yin)入孔(kong)隙，如(ru)此一来纳米多孔(kong)材料的孔(kong)隙尺(chi)度远低于太(tai)阳光的波(bo)长，不会对(dui)太(tai)阳光造成散射(she)。

多孔二氧化(hua)硅薄膜的制备

镀(du)膜的质量(liang)直接依赖(lai)于其制(zhi)备(bei)工艺(yi)，主(zhu)要包(bao)括物理气相沉积、化(hua)学气相沉积、等(deng)离(li)子增强(qiang)化(hua)学气相沉积、离(li)子束辅(fu)助沉积、分(fen)子束外延、金属有机物分(fen)解(jie)法(fa)(fa)、溶胶凝(ning)胶法(fa)(fa)等(deng)多种制(zhi)备(bei)方法(fa)(fa)。

其中，溶(rong)胶凝胶（Sol-Gel）法是属于是湿化学方法中的一种，其基本过程是：一些易水解(jie)的金属无机盐(yan)或者(zhe)金属醇盐(yan)在合(he)适的溶剂(ji)中与适量的水发生反应(ying)，经(jing)过水解(jie)和缩聚过程而逐渐凝(ning)胶(jiao)，经(jing)过干燥，高(gao)温等后续(xu)处理过程得(de)到所需(xu)的材(cai)(cai)料，包括薄膜(mo)材(cai)(cai)料、圆柱状(zhuang)块体材(cai)(cai)料、轻质气凝(ning)胶(jiao)材(cai)(cai)料、纤(xian)维材(cai)(cai)料等。在光学镀膜(mo)领域，则主要应(ying)用于制备多孔二氧化硅(gui)减反膜(mo)。

与其他工(gong)艺相比(bi)较(jiao)，溶胶凝胶法(fa)设备(bei)工(gong)艺简单，成本低廉(lian)，结(jie)构可控(kong)，适合(he)大面积镀膜，能(neng)从分(fen)子水平上设计、剪裁等特(te)点。此外(wai)，溶胶凝胶法(fa)的耐擦洗性能(neng)最优，可以承受清洗剂反复擦拭500次以上，真空溅射次之，真空镀膜最差。同样，膜层的均匀性也是如此。

两种路线

那增透(tou)膜到底是怎么通(tong)过溶胶凝(ning)胶法制备的呢？资料显示，主要(yao)有(you)两种途径：

一是使用溶胶凝(ning)胶法(fa)制备(bei)的具有三维空间网络结构的二(er)氧化硅溶胶，通过辊涂(tu)或喷涂(tu)等方法(fa)在(zai)玻璃或单晶硅基底上制备(bei)SiO₂薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)，再将二氧化硅薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)在(zai)一定温度下热处理，使其(qi)(qi)固化变成(cheng)分子乃至纳(na)米结构(gou)的(de)(de)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)，其(qi)(qi)多(duo)孔形貌(mao)是构(gou)成(cheng)二氧化硅薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)(de)胶粒聚合和热应(ying)变的(de)(de)结果(guo)。其(qi)(qi)中，SiO₂溶胶的粘度是(shi)一重要参数,因为它决定纳米多孔SiO₂薄膜的表面(mian)覆(fu)盖性、密度、孔隙率(lv)、介电常数等性能。

多孔二(er)氧(yang)化硅(gui)薄(bo)膜的SEM图

二是(shi)利用(yong)溶胶凝(ning)胶法制(zhi)(zhi)备(bei)的二氧化硅空心(xin)微(wei)球作(zuo)为原料(liao)，得到微(wei)球后将其(qi)混合再预制(zhi)(zhi)备(bei)好的溶液中后将其(qi)涂(tu)敷在玻璃基板(ban)上，在一(yi)定温度下(xia)热(re)处理除去聚合物模板(ban)就能(neng)得到多孔结构的薄膜。如Tao Gao等使用(yong)PS小球为模板(ban)制(zhi)(zhi)备(bei)了单分散性良好的SiO₂微球(qiu)(qiu)，微球(qiu)(qiu)直径大约(yue)250nm左右。经过旋涂后将溶胶分散在玻璃基板表面，500℃下处理3小时除去有机模板，得到的样品对比白玻璃有在透过性能上有显著的提升。

可以确定的(de)是，空心微(wei)球(qiu)的(de)尺寸对于(yu)薄膜(mo)(mo)的(de)厚度、表(biao)面粗糙度、孔隙(xi)率都(dou)有(you)巨大的(de)影响。目前这种(zhong)基于(yu)这种(zhong)空心为求的(de)多(duo)孔结构增透(tou)膜(mo)(mo)已经规模(mo)化应(ying)用于(yu)在线(xian)镀膜(mo)(mo)的(de)生产线(xian)，下图所示的(de)空心微(wei)球(qiu)就是镀膜(mo)(mo)液直接辊(gun)涂于(yu)光伏超白玻璃表(biao)面，刚化处理后的(de)多(duo)孔结构增透(tou)膜(mo)(mo)。

空(kong)心二氧化(hua)硅微(wei)球TEM图和多(duo)孔(kong)薄膜断面SEM图

其他(ta)应用(yong)

玻璃镀(du)上二氧化硅薄膜后，可(ke)以改变表层的亲水性(xing)，提(ti)(ti)高(gao)(gao)自洁净(jing)性(xing)能(neng)，减(jian)少清洁剂(ji)的使(shi)用(yong)，有利于玻璃保持持久干净(jing)，提(ti)(ti)高(gao)(gao)光电转换效率(lv)；镀(du)膜还有可(ke)能(neng)提(ti)(ti)高(gao)(gao)耐(nai)酸、耐(nai)碱、耐(nai)老(lao)化、杀菌、防霉变等，提(ti)(ti)高(gao)(gao)耐(nai)候性(xing)，保护玻璃，延长使(shi)用(yong)寿命。因(yin)此可(ke)应用(yong)的领域其(qi)实很(hen)多，如太阳能(neng)集热、温室、BIPV、激光系统等领域去提高光透过率。

资料(liao)来源：

溶(rong)胶-凝胶法(fa)制备纳米多孔二氧化硅减反(fan)膜的研究进展，李春(chun)华，姜宏(hong)，赵会峰，邹世锋(feng)。

纳米多孔二(er)氧化硅薄膜的制备及性(xing)能(neng)，殷明志(zhi)，姚熹，吴小清。

纳(na)米多(duo)孔二氧化(hua)硅光(guang)学功能薄膜的溶胶(jiao)—凝胶法制备与性能研究，肖尧。

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