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随着能(neng)源(yuan)技(ji)术的(de)(de)(de)发展，收集太阳能(neng)并利用已经不(bu)是(shi)什么新鲜事了(le)。在这个利用过程中，能(neng)量(liang)收集是(shi)一个非常(chang)关键的(de)(de)(de)过程。但限于太阳能(neng)自身(shen)组成系统本身(shen)，总有非常(chang)可(ke)观的(de)(de)(de)一部分能(neng)量(liang)遭受流失。尤其是(shi)太阳能(neng)玻璃盖板，更(geng)是(shi)最(zui)主要的(de)(de)(de)因素(su)之一，因其光滑(hua)的(de)(de)(de)表面(mian)会(hui)反射(she)一部分光导致最(zui)终到达系统的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)变少。

因此要(yao)提高(gao)提高(gao)整个太(tai)阳能电池相对(dui)光(guang)电转化效率(lv)，就要(yao)想办法提高(gao)盖(gai)板玻璃(li)的（光(guang)）透过率(lv)。根(gen)据(ju)已有文(wen)献(xian)报道，提高(gao)盖(gai)板玻璃(li)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“增透膜”（也叫(jiao)减反射膜）——该层薄(bo)膜能有效地减少(shao)光的(de)反射(she)，让更多的(de)光进入(ru)太阳(yang)能电池片并被吸收(shou)。

针对减反射薄(bo)膜不同的(de)(de)需求，研(yan)究(jiu)者展开(kai)了(le)广泛而深入的(de)(de)研(yan)究(jiu)，常用(yong)的(de)(de)镀膜材(cai)料有MgO、TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂等，其中SiO₂由于具有(you)性能稳(wen)定、无(wu)毒、无(wu)污染，折射率相(xiang)对较(jiao)低、廉价(jia)易用，与基底结合良好的(de)特点(dian)，被广(guang)泛(fan)应用在(zai)玻璃薄膜行业，如漳州旗滨玻璃有(you)限(xian)公司(si)申请的(de)专(zhuan)利，就(jiu)是采用溶胶(jiao)凝胶(jiao)法(fa)和(he)喷涂法(fa)制备的(de)SiO₂双层膜，在波(bo)长为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)材料的(de)参数(shu)对比

另外要注意(yi)的是，由(you)于空气的折射(she)(she)率为1.0，因(yin)此向材料中(zhong)引(yin)入孔(kong)隙，可以有效的降低(di)其(qi)折射(she)(she)率。对于增(zeng)透膜而(er)言，要在(zai)保证不(bu)引(yin)起散(san)射(she)(she)的前提下向其(qi)引(yin)入孔(kong)隙，如此一来纳米多(duo)孔(kong)材料的孔(kong)隙尺度远低(di)于太阳(yang)光(guang)(guang)的波长(zhang)，不(bu)会对太阳(yang)光(guang)(guang)造成(cheng)散(san)射(she)(she)。

多孔二氧化(hua)硅薄(bo)膜的(de)制备

镀膜的质(zhi)量直接依赖于其制备工艺，主要包括物理气(qi)相(xiang)沉(chen)积(ji)(ji)、化学(xue)气(qi)相(xiang)沉(chen)积(ji)(ji)、等离(li)子增强化学(xue)气(qi)相(xiang)沉(chen)积(ji)(ji)、离(li)子束辅(fu)助沉(chen)积(ji)(ji)、分子束外延、金属(shu)有机物分解法(fa)(fa)、溶胶(jiao)凝胶(jiao)法(fa)(fa)等多(duo)种制备方法(fa)(fa)。

其中(zhong)，溶胶(jiao)凝胶(jiao)（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(yi)水解的(de)金属无机盐(yan)或者(zhe)金属醇盐(yan)在合适(shi)的(de)溶剂中与适(shi)量的(de)水发生反应，经(jing)过(guo)水解和缩聚过(guo)程(cheng)而逐渐凝胶，经(jing)过(guo)干(gan)燥，高温等后续处理过(guo)程(cheng)得到所需的(de)材料(liao)，包括(kuo)薄膜(mo)材料(liao)、圆(yuan)柱状块体材料(liao)、轻质气凝胶材料(liao)、纤(xian)维(wei)材料(liao)等。在光学镀膜(mo)领域(yu)，则主要(yao)应用于制备多孔二氧化硅减反膜(mo)。

与其他工艺相比(bi)较，溶胶凝胶法(fa)设(she)备工艺简单，成本低廉，结构可控(kong)，适(shi)合大(da)面积镀(du)膜，能从分(fen)子(zi)水平(ping)上设(she)计、剪裁等特点。此外(wai)，溶胶凝胶法(fa)的耐擦洗(xi)性能最优，可以承受清洗(xi)剂反复(fu)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(liang)种路线

那增透膜到底(di)是怎么通过溶胶凝胶法制备的呢？资料显示，主要(yao)有两种途径：

一是(shi)使用溶胶凝(ning)胶法(fa)制(zhi)备的具有(you)三维空(kong)间网络结构(gou)的二氧化硅溶胶，通(tong)过辊涂或喷涂等方法(fa)在玻(bo)璃或单(dan)晶硅基底上制(zhi)备SiO₂薄膜(mo)，再将二氧化硅薄膜(mo)在(zai)一定(ding)温度下热处理，使其固化变成(cheng)分子乃至纳(na)米(mi)结(jie)构的薄膜(mo)，其多(duo)孔(kong)形貌是构成(cheng)二氧化硅薄膜(mo)的胶粒聚合和热应变的结(jie)果。其中，SiO₂溶胶的(de)粘度(du)是一重要参数,因为它决定纳米多孔SiO₂薄膜的(de)表面覆盖性、密度、孔隙率、介电(dian)常数等性能(neng)。

多孔二氧化硅薄膜的SEM图

二(er)是利用溶胶凝胶法(fa)制备的(de)二(er)氧化(hua)硅(gui)空(kong)心微球(qiu)作为原料(liao)，得到微球(qiu)后(hou)将(jiang)其混合(he)再预制备好的(de)溶液中(zhong)后(hou)将(jiang)其涂敷在玻璃(li)基板上，在一定温度下热处理除(chu)去聚合(he)物模板就能(neng)得到多孔(kong)结构的(de)薄膜。如Tao Gao等使用PS小球(qiu)为模板制备了单(dan)分(fen)散性良好的(de)SiO₂微球，微球直径大约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(ke)以确定(ding)的是(shi)，空心微球的尺寸对于(yu)薄膜的厚度(du)、表面粗糙度(du)、孔(kong)隙率都(dou)有巨大的影(ying)响。目(mu)前这种基于(yu)这种空心为求(qiu)的多孔(kong)结构(gou)增(zeng)透膜已经规模化应用于(yu)在(zai)线镀膜的生产线，下(xia)图所示的空心微球就是(shi)镀膜液直(zhi)接辊涂于(yu)光伏超白玻璃表面，刚化处理后的多孔(kong)结构(gou)增(zeng)透膜。

空心(xin)二氧化硅(gui)微球TEM图和多孔薄膜(mo)断(duan)面SEM图

其他应(ying)用

玻璃(li)镀上二氧化硅薄膜(mo)后，可以改变表层的(de)亲水性(xing)(xing)，提(ti)高自洁(jie)净性(xing)(xing)能(neng)，减(jian)少清洁(jie)剂的(de)使用，有利于(yu)玻璃(li)保持持久(jiu)干净，提(ti)高光电转换(huan)效率；镀膜(mo)还(hai)有可能(neng)提(ti)高耐(nai)(nai)(nai)酸(suan)、耐(nai)(nai)(nai)碱、耐(nai)(nai)(nai)老化、杀(sha)菌、防(fang)霉变等(deng)，提(ti)高耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)(xing)，保护玻璃(li)，延长使用寿命。因此可应用的(de)领域其实(shi)很(hen)多，如太阳能(neng)集热、温(wen)室、BIPV、激光系统等领域去提高光透过率。

资(zi)料来源：

溶胶-凝胶法制备纳(na)米(mi)多(duo)孔二氧化硅减反膜的(de)研究(jiu)进展(zhan)，李(li)春华，姜(jiang)宏，赵会峰，邹世锋。

纳米多孔(kong)二氧化硅薄膜的制备及性能(neng)，殷明志(zhi)，姚熹，吴小清(qing)。

纳(na)米多(duo)孔(kong)二氧化硅光(guang)学功(gong)能薄膜(mo)的溶胶—凝胶法制备与性能研究，肖尧。

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