溶胶粒径对氧化硅减反射膜结构和光学性能的影响

以正硅酸四乙酯为前驱体,制备出粒径20-100 nm的二氧化硅溶胶。用提拉法在玻璃基片上制备出氧化硅基多孔减反射膜,并研究了不同粒径的二氧化硅溶胶老化后溶胶胶粒的微观结构与相应的多孔氧化硅减反射膜微观孔结构的差异。结果表明,颗粒粒径约20nm的硅溶胶在老化过程中易团聚成较大的二次颗粒,形成结构疏松的氧化硅多孔减反射薄膜。镀有这种减反射膜的玻璃,其峰值透过率在波长510 nm处达到99.2%。     

碱性条件下多孔SiO2增透膜的结构控制

以正硅酸乙酯为无机前躯体,在碱性条件下,采用溶胶-凝胶技术,用浸渍法提拉工艺制备了二氧化硅透明多孔薄膜.详细研究了催化剂的含量对溶胶及膜层性能的影响.利用Netzsch热分析仪研究了干凝胶在干燥过程中的热稳定性,用扫描电子显微镜(SEM)对样品薄膜的形态结构进行了表征以及用分光光度计考察了薄膜的增透性能.结果表明,氨用量的增加对溶胶黏度的影响不大,但缩短了溶胶达到最佳涂膜效果的陈化时间;随着氨水加入量的增加,SiO2颗粒的粒径增大;掺入有机添加剂N,N-二甲基甲酰胺可以提高薄膜的性能,有效抑制颗粒生长;氨水催化制备的薄膜透过率相对较高,膜层峰值在640～690nm范围内透射率达99%以上.     

疏水耐环境型SiO2/TiO2/SiO2-TiO2太阳能宽光谱增透膜的制备及性能研究

利用TFCcal设计软件构建膜系结构, 采用溶胶-凝胶工艺和提拉法在超白玻璃上制备出厚度精确可控的宽光谱、高增透型SiO₂/TiO₂/SiO₂-TiO₂减反膜, 同时结合甲基三乙氧基硅烷(MTES)改性碱催化的SiO₂溶胶, 通过提拉法一次制备出高透过率疏水型薄膜。研究表明, 高增透型三层宽光谱减反膜的理论膜层厚度依次为: 80.9 nm(内层SiO₂-TiO₂)、125.0 nm(中间层TiO₂)、95.5 nm(外层SiO₂), 其在400~700 nm可见光范围内平均透过率实际可高达97.03%以上。多层膜经过退火处理后, 膜面的水接触角高达131.5°, 同时陈化两个月以后的多层膜透过率仅下降0.143%, 表明制备的SiO₂/TiO₂/ SiO₂-TiO₂多层减反膜具有优良的疏水和耐环境性能。     

Fe/Ce氧化物纳米玻璃薄膜的制备及其性能研究

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了含有铁离子和铈离子的溶胶,并用浸渍一提拉法和热处理工艺在玻璃表面镀制了Fe/Ce氧化物薄膜.测试了镀膜玻璃从紫外光到近红外光的透过率和反射率,对薄膜的厚度、结合力、成分和相结构进行了分析.结果表明,Fe/Ce氧化物玻璃薄膜与基体结合牢固,晶粒处于纳米量级,能够屏蔽大量的紫外光,对红外光具有低的透过率,在可见光具有较高的透过率.当Fe/Ce金属元素配比为1:3时,得到的薄膜光选择透过性能最佳,此时薄膜紫外光透射比仅为3.6%,可见光透射比为72.8%,太阳能透射比为60%,光选择性透过系数可达1.2,具备优良的滤紫外功能和一定的隔热能力.     

自组装法制备中空二氧化硅纳米粒子减反射薄膜

以正硅酸乙酯(TEOS)为壳层材料, 聚丙烯酸(PAA)为核材料, 以传统的Stöber水解法为基础制备得到结构规整的中空二氧化硅纳米粒子, 并采用自组装法制备单层减反射薄膜和宽波段双层减反射薄膜。主要研究中空二氧化硅纳米粒子的结构调控方法; 自组装次数和中空二氧化硅纳米粒子分散液的pH值对减反射薄膜透光率的影响规律, 以及具有渐变折射率的双层减反射薄膜的制备。研究结果表明: 通过调节PAA和TEOS的用量可精确调控中空二氧化硅纳米粒子的粒径和空腔体积分率, 进而可精确调控减反射薄膜的厚度和折射率; 通过酸洗工艺, 将自组装次数由10次减少为2次, 简化了涂膜的工艺条件, 在最佳工艺条件下所制备的单层减反射薄膜在350~800 nm波长范围内可显著提高玻璃的透光率, 在最佳波长(λ=520 nm)处将玻璃的透光率由91.6%提高至98.1%; 双层减反射薄膜可在更宽的波段范围内提高基材的透光率, 在400~1500 nm波长范围内将玻璃的透光率提高了5%以上。     

溶胶-凝胶法制备CeO2防紫外膜

用溶胶-凝胶法在普通玻璃基片上成功制备了CeO2防紫外薄膜。采用交叉镀膜的方法,将TiO2膜层作为缓冲层,成功制备了不同膜层配比的防紫外膜。实验表明,不同膜层配比,紫外线透过率及可见光透过率均不同,在一定范围内,随着CeO2溶胶浓度增大,紫外吸收能力增大,溶胶的陈化时间对薄膜紫外屏蔽性能影响不大。     

低折射率疏水SiO_2薄膜的制备和表征

为了制备低折射率疏水SiO_2薄膜,将正硅酸乙酯(TEOS)和二甲基二乙氧基硅烷(DDS)在碱性条件下共水解缩聚,再以六甲基二氮硅烷(HMDS)做进一步的改性,采用提拉浸渍工艺在玻璃基底上制备单层增透膜。通过对溶胶粘度随老化时间的变化规律及HMDS添加对薄膜接触角影响等的分析与研究,制备了接触角最大的低折射率薄膜;同时对薄膜的红外特性、透过率、折射率进行了表征。结果表明:TEOS和DDS共水解缩聚提高了膜层疏水性,经HMDS改性后,薄膜的接触角为149°,折射率为1.12。     

宽谱增透双层TiO2-SiO2/SiO2薄膜的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备了双层TiO_2-SiO_2/SiO_2薄膜,调控了底层薄膜的折射率及双层薄膜不同的厚度匹配,研究了在不同厚度匹配下薄膜的光学性能。通过场发射扫描电子显微镜、椭偏仪、紫外-可见-红外分光光度计研究了薄膜的微观结构、厚度、折射率和光学透过率。研究表明:以TiO_2与SiO_2混合溶胶镀膜获得了折射率可调(1.5～2.0)的薄膜,在TiO_2-SiO_2层与SiO_2层的厚度分别约为160 nm、90 nm时获得了光学性能较优的薄膜,薄膜在光学宽谱380～1 100 nm范围内表现出明显的增透效果,可见光最高透过率可达97.5%,宽谱平均透过率为93.9%。     

醇硅比对太阳能玻璃用多孔SiO2减反膜性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺在碱催化条件下制备了多孔结构的纳米SiO2薄膜,研究了不同醇硅比对溶胶体系的粒度分布、薄膜折射率以及透过率的影响。用纳米粒度分析仪测试了溶胶的颗粒分布,用紫外-可见-近红外分光光度计、椭偏仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)测试了薄膜的光学性能、折射率、膜厚和显微形貌等。结果表明:随着醇硅比的增大,溶胶体系粘度下降,凝胶时间延长,颗粒度下降,折射率有升高的趋势;制备的增透玻璃膜层折射率为1.24,可见光透过率达到98.22%。     

稀土铕掺入多孔二氧化硅减反射膜对太阳能电池效率的影响(英文)

稀土元素铕通过溶胶凝胶法掺入到多孔二氧化硅制成的减反射膜层中,并被用来提高硅太阳能电池的转换效率.在标准测试条件下,和用超白钢化玻璃相比较,该掺入铕的二氧化硅减反射薄膜使太阳能电池的效率提高了9.5%.     

Improvement of the short-circuit current density and efficiency in micromorph tandem solar cells by an anti-reflection layer

An anti-reflection layer has been fabricated and applied in micromorph tandem (a-Si:H/μc-Si:H) solar cells. In this work, the porous anti-reflection layers are produced on glass substrates by plasma enhanced chemical vapor deposition using a CF₄ and O₂ gas mixture. The process is simple and easily controlled. The tandem solar cells with the anti-reflection layer show the increased short-circuit current density of the solar cells due to increased light transmittance from air/glass interface. With the anti-reflection layer, the short-circuit current density of the tandem cell increases by 0.29 mA/cm². Meanwhile, the solar cell efficiency increases from 11.15% to 11.55% (3.5% in relative) which allows us to develop more efficient a-Si based solar cells.     

高可见光透过、高紫外截止镀膜玻璃的制备

为了提高镀膜玻璃的可见光透过率, 本研究通过反胶束溶液刻蚀法制备出一种新型玻璃基板, 即表面多孔玻璃。玻璃表面形成了蜂窝状的多孔膜层, 减小了对可见光的反射率, 从而使可见光平均透过率提高了7%。通过一系列射频磁控溅射实验, 探索了可见光平均透过率高, 紫外阻隔率最高的最佳工艺条件。在此条件下, 分别在制备的表面多孔玻璃和普通玻璃上镀CeO₂/TiO₂防紫外线膜, 并采用紫外-可见分光光度计、SEM、XRD、XPS等测试手段对样品进行了分析表征。结果表明, 在相同的镀膜条件下, 当镀膜后表面多孔玻璃与镀膜普通玻璃的紫外光阻隔率均为99%时, 表面多孔玻璃镀膜后的可见光平均透过率为85%, 而普通玻璃镀膜后的可见光平均透过率仅为79%。此外, 玻璃表面上的孔结构还提高了薄膜与基板的接触面积, 使膜基结合力提高2倍左右。     

空间太阳电池玻璃盖板表面超薄ITO防静电层的设计及制备工艺

ITO/MgF2复合薄膜既具有较好的表面导电性能又具有较高的透过率,可应用于空间太阳电池玻璃盖板表面。文章主要对ITO/MgF2复合薄膜中表层的超薄ITO薄膜进行了研究。利用TFCalc软件模拟了ITO薄膜厚度对ITO/MgF2复合薄膜光学性能的影响,根据模拟结果采用电子束蒸发法在衬底上依次沉积MgF2薄膜和氧化铟锡(ITO)薄膜,研究了ITO薄膜工艺参数(沉积速率、沉积温度和工作气压)和ITO薄膜厚度对ITO/MgF2复合薄膜光电性能及微观结构的影响。当ITO薄膜沉积速率为0.05nm/s、沉积温度为400℃、工作气压为2.3×10~(-2) Pa、厚度为10nm时,表层ITO薄膜基本连续,其方块电阻(1.94kΩ/)已符合设计需求,ITO/MgF2复合薄膜在可见光区间(400~800nm)的平均透过率达到89.00%。     

柱状晶形貌TiO2膜厚对FTO/TiO2镀膜玻璃光催化活性影响

采用溶胶凝胶法,在FTO(SnO2:F)低辐射镀膜玻璃衬底上制备了柱状晶体结构的TiO2薄膜,获得双层结构FTO/TiO2镀膜玻璃样品.研究了TiO2薄膜厚度对FTO/TiO2镀膜玻璃样品的光催化活性、低辐射性能以及透光性能的影响.结果表明,FTO/TiO2镀膜玻璃样品光催化活性随着TiO2薄膜厚度的增加先升高后下降,在TiO2薄膜厚度为300 nm时光催化活性最佳;低辐射性能随着TiO2薄膜厚度的增加而下降,但TiO2薄膜厚度为300 nm时仍然具备一定的低辐射性能;透光性能与TiO2薄膜膜厚的关系不大,可见光透射比保持在72%左右;表面平均粗糙度约为1 nm,表面光滑,不易沾染油污灰尘.该镀膜玻璃在保证低辐射建筑节能和透光的前提下,兼具光催化自清洁功能,具有很好的应用前景.     

Properties of dye-sensitized solar cells with TiO2 passivating layers prepared by electron-beam evaporation

The aim of this work is to prevent back transfer of electrons due to direct contact between the electrolyte and the FTO glass substrate using a TiO2 passivating layer. The TiO2 passivating layer was deposited on FTO glass by e-beam evaporation. The TiO2 film was prepared with different deposition rates. The specific surface area was reduced with increasing deposition rate. The nanoporous TiO2 upper layer was coated by screen-printing on the TiO2 passivating layer prepared by e-beam evaporation. The optical transmittance and absorbance of the TiO2 films depend on the morphology of the TiO2 passivating layer. The dye-sensitized solar cells influenced the surface morphology of the TiO2 passivating layer. The dye-sensitized solar cell using the TiO2 passivating layer recorded a maximum conversion efficiency of 4.93% due to effective prevention of the electron recombination to the electrolyte.     

高透钻面玻璃在线连续镀膜技术研究

使用立式连续直线镀膜生产线,采用真空磁控溅射技术在玻璃表面设计并镀制了Nb2O5/Si O2/Nb2O5/Si O2/CNx多层纳米硬质增透薄膜,并研究其透过率、硬度及理化性能。结果表明:通过引入线性阳极层离子源,控制并形成新的磁控溅射镀膜工艺,钻面玻璃产品的表面硬度达994.8 HV,是普通玻璃的2倍以上;在可见光透过率≥94%,具有一定的增透效果;经过酸/碱/溶剂/热处理后的透过率衰减ΔT0.1%,理化性能优良。     

Design of multi-layer anti-reflection coating for terrestrial solar panel glass

To date, there is no ideal anti-reflection (AR) coating available on solar glass which can effectively transmit the incident light within the visible wavelength range. However, there is a need to develop multifunctional coating with superior anti-reflection properties and self-cleaning ability meant to be used for solar glass panels. In spite of self-cleaning ability of materials like TiO₂ and ZnO, these coatings on glass substrate have tendency to reduce light transmission due to their high refractive indices than glass. Thus, to infuse the anti-reflective property, a low refractive index, SiO₂ layer needs to be used in conjunction with TiO₂ and ZnO layers. In such case, the optimization of individual layer thickness is crucial to achieve maximum transmittance of the visible light. In the present study, we propose an omni-directional anti-reflection coating design for the visible spectral wavelength range of 400–700 nm, where the maximum intensity of light is converted into electrical energy. Herein, we employ the quarter wavelength criteria using SiO₂, TiO₂ and ZnO to design the coating composed of single, double and triple layers. The thickness of individual layers was optimized for maximum light transmittance using essential Mcleod simulation software to produce destructive interference between reflected waves and constructive interference between transmitted waves.     

Optimization of PECVD silicon oxynitride films for anti-reflection coating

In this work, amorphous silicon oxynitride films were deposited on silicon substrates by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The main purpose was to use silicon oxynitride film as a single-layer anti-reflection coating for Si-based optoelectronic devices. The chemical information was measured by infrared spectroscopy. Surface and cross-section morphology was determined by a scanning electron microscope. Spectroscopic ellipsometry (SE) was applied to measure the refractive index, extinction coefficient and thickness. The results of SE presented the refractive indices varied in the range of 1.83-1.92 by altering SiH₄/NH₃ ratio. One-side polished silicon substrate coated with silicon oxynitride film exhibited low reflectance, and two-side polished silicon substrate coated with silicon oxynitride film exhibited high transmittance. The results suggested that silicon oxynitride film was a very attractive single-layer anti-reflection coating.     

溅射功率对磁控溅射法制备MgF2薄膜组织和性能的影响

为了减少磁控溅射法沉积MgF₂薄膜的F贫乏缺陷, 在工作气体Ar₂中加入SF₆作为反应气体, 在石英玻璃衬底上用射频磁控溅射法制备了MgF₂薄膜, 研究了溅射功率对MgF₂薄膜化学成分、微观结构和光学性能的影响。结果表明, 随着溅射功率从115 W增加到220 W, F: Mg的原子比不断增加, 185 W时达到2.02, 最接近理想化学计量比2 : 1;薄膜的结晶度先提高后降低, 最后转变为非晶态; MgF₂薄膜的颗粒尺寸先是有所增加, 轮廓也变得更加清晰, 最后又变得模糊。MgF₂薄膜的折射率先减小后增大, 在185 W时获得最低值, 550 nm波长的折射率1.384非常接近MgF₂块体晶体;镀膜玻璃在300~1100 nm范围内的透光率(以下简称薄膜透光率)先增大后减小, 185 W时达到94.99%, 比玻璃基底的透光率高出1.79%。