荧光灯支架
摘要：太阳能光伏发电装置的构成包括光伏玻璃，空气与光伏玻璃之间存在界面会导致太阳光反射，所折射的太阳光无法进入到光电转换中，从而容易出现光损耗问题。减反射膜的合理应用，能够有效控制因折射率而产生的光损耗，所以在太阳能光伏发电装置中，需要镀减反射膜。减反射膜不仅需要拥有良好的性能，也需要在不同环境下保持稳定性，满足光伏产业低成本与均匀成膜的标准。蜂盘关键词：光伏玻璃；减反射膜；研究
太阳能光伏是目前最具发展潜力的清洁能源之一，各国相关从业者正全力开发各种先进技术与新产品，希望能提高光电转换效率。而决定晶硅太阳能电池转换效率的因素中，最重要的决定因素是光电组件中的晶硅技术，其次是保护光电组件的太阳能光伏玻璃；相对而言，提高太阳能光伏玻璃的光学特性，要比提高晶硅电池的转换效率更容易，成本更低。目前大部分的光伏封装玻璃为低铁超白压花玻璃，透光率可达91.5%以上，通过在太阳能光伏玻璃表面镀制一层减反射层有望进一步提升晶体硅光伏组件的发电功率。
本文系统介绍太阳能玻璃减反射膜的研究进展，并分析太阳能玻璃减反射膜存在的问题，对其发展趋势进行了展望。
一、太阳能玻璃减反射膜的研究现状
溶胶-凝胶法是制备增透减反膜的常用方法，一般溶胶-凝胶法制备增透减反膜是以硅酸酯为原料，在酸或碱催化作用下，发生水解、缩聚等反应，生成一种颗粒状网状结构或线性网状结构的硅溶胶，一定条件下将溶胶在超白光伏玻璃基体上成膜，膜层经固化和钢化后形成增透减反膜。从增透减反膜常见结构类型概括可分三类：（1）纳米实心颗粒减反射膜；（2）纳米介孔减反射膜；（3）纳米空心球颗粒减反射膜。 （一）纳米实心颗粒减反射膜
早期的减反射膜是由几十到上百纳米粒径大小的 SiO2 纳米颗粒堆积形成的薄膜，可通过球形颗粒大小来调节膜层透光率。早在1947年1/4波长的二氧化硅减反射膜就被提出，到了1968年，用碱催化法制备的单分散球形二氧化硅颗粒制得了折射率低至1.22的减反射膜。该类增透膜是早期的增透膜结构类型，具有折射率低，透光率高的优点，但由于SiOy字裤2 纳米颗粒与玻璃表面化学键很少，此类薄膜的机械强度较低，耐候性较差。 为了改善该类增透膜缺点，许多科研工作者提出采用酸碱两步法，即先用酸催化硅酸酯水解缩合形成线性网状结构纳米硅溶胶，这种酸催化硅溶胶，粒径小，形成的薄膜孔隙率低，膜层致密，与玻璃基体结合牢靠，硬度高，但膜层折射率高，导致透光率低；然后按一定比例掺杂碱催化硅溶胶中，得到酸碱两步催化的硅溶胶，从而可制得兼具较高透光率和抗划伤性能的增透膜。窦雯雯【1】采用酸催化法、碱催化法和酸碱复合催化法制备了SiO2溶胶，进而制得减反膜，结果表明，酸碱复合催化得到的薄膜，孔隙率、透光率、硬度和抗划伤性能介于酸催化增透膜和碱催化增透膜之间，性能与酸碱复合催化溶胶的制备工艺密切相关。
（二）纳米介孔减反射膜
采用溶胶-凝胶法以硅酸酯为原料在酸性催化条件下制备SiO2 聚合物溶胶，然后掺杂有机高分子化合物，制备出有机无机共混型增透膜镀膜液，形成的膜层经过高温煅烧后有机高分子分解，从而在膜层中形成孔隙，降低膜层折射率，可通过控制温度、pH值等反应条件，及调整有机高分子化合物分子量及含量来调节膜层透光率。刘希杰校正死亡率【2】在酸催化硅溶胶中掺杂不同分子量的聚乙二醇（PEG），研究了不同分子量的PEG对增透膜透光率影响，
结果表明PEG的加入能够有效提高增透效果，分子量越大，PEG的造孔效果越显著，增透效果越好。
该类增透膜孔隙率调整方便，折射率可控，也可制得兼具高透光率和抗划伤性能的增透膜。但有机高分子共混造孔技术，煅烧后在膜层中形成的孔洞是在二氧化硅网络中，孔隙在膜层中是连通开放的，直接与大气相通，很容易吸附周围环境中的悬浮物，尤其在潮湿环境中极易吸水，致使光伏玻璃光学性能明显下降。
也有研究在光伏玻璃上镀制增透减反膜后再采用氨气和六甲基二氮硅烷(HMDS)混合气氛热处理，使膜层中亲水性的Si-OH基团转变为疏水性Si-O-Si(CH3)基团，阻止膜层从周围环境中吸附水分子，从而提高膜层的稳定性，延长膜层的寿命。
（三）纳米空心球颗粒减反射膜
目前比较主流的光伏玻璃增透解决方案是采用有机聚合物为核二氧化硅为壳的纳米核壳结构二氧化硅微球技术制备增透膜镀膜液，这种具有核壳结构的二氧化硅微球成膜后经高温钢化处理，有机聚合物核被煅烧而形成二氧化硅中空结构，这种方法将孔洞置于粒子内部
而非置于二氧化硅网络中，从而既保证膜层具有较高孔隙率及机械强度，又使膜层表面致密，达到既增加透光率又保持较好耐脏污性能的目的，很好的解决了增加透光率与保持好的耐脏污性能及高的机械强度之间的矛盾。
制备核壳结构二氧化硅微球的主要方法是模板法，硅酸酯前驱体通过水解缩合在模板表面形成二氧化硅包覆层，完全成膜后，模板在玻璃钢化阶段煅烧分解掉，从而形成纳米中空球结构。模板法常用模板材料有聚丙烯酸，聚苯乙烯微球等。如Yuki等采用不同分子量的聚丙烯酸为模板，加入氨水做催化剂，正硅酸乙酯在聚丙烯酸表面层层自组装，得到了纳米核壳结构，最终形成的薄膜孔隙率及形貌受聚丙烯酸分子量影响。Gao等选择聚苯乙烯微球为模板，所制备的单分散空心球减反射膜的内径为200nm，不仅能够达到减反增透的效果，也能够有效缩短镀减反射膜的时间，使得镀膜工艺更加简化。但是，如果减反射膜只是通过空心球堆叠而形成，则会导致空心球之间的结合力较低。无法保证薄膜最终的机械强度，而且薄膜比表面积本就较大，容易吸附大量灰尘等污染物，无法实现户外的长期使用。目前最新二氧化硅纳米复合减反射膜的制备方法是采用二氧化硅空心球溶胶与酸催化二氧化硅溶胶进行混合，在成膜过程中酸催化二氧化硅溶胶能够渗透到空心球缝隙之间，实现了桥接，使得薄膜的机械强度得到明显强化，而光学性能能够得到保持。
综上，纳米实心颗粒减反射膜的制备工艺已经趋于成熟，但无法保障最终的机械强度，也无法保障其光学性能。纳米介孔减反射膜的制备，会在蒸发诱导的作用下形成孔道，使得薄膜的表面更为光滑且平整，粗糙度也更低，虽然其机械强度能够保障，但是在长期的外界环境下，会导致薄膜吸附大量的水汽与杂物，无法保障光学的稳定性。纳米空心球减反射膜的发展起步较晚，但是其综合性能够有效弥补实心颗粒减反射膜、纳米介孔减反射膜的不足。
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二、太阳能玻璃减反射膜的研究方向
（一）自清洁减反射膜
减反射膜的自清洁功能可分为疏水、亲水两种类型。超疏水薄膜的水接触角可超过150度，滚动角在5度以内，在薄膜表面水滴容易发生滚落，并带走其他的污染物。在设计超疏水结构时，可结合荷叶表面制备自清洁薄膜，水接触角可为160度，由于微结构尺寸要远比污染物尺寸小，所以在薄膜表面，滚动的水珠能够带走污染物。但是，超疏水薄膜的缺点在于，其微纳结构较为粗糙，在粗糙表面的影响下，容易发生光散射反应，影响了减反射膜的光学特性，使其透过率也随之受到限制。辛基三甲氧基硅烷可在制备二氧化硅溶胶
时加入，具有疏水改性的效果，所制备的薄膜透过率更高达99.7%，同时还具备较强的耐潮湿特性，但自清洁特性还无法保证。
结束语：
综上所述，太阳能玻璃减反射膜能够有效提高光的透过率，减少光的折射，使得光能能够充分转换为电能。在深入研究减反射膜时，除了对其质量性能进行探索以外，也需要对薄膜的自清洁功能与防尘功能加以探究，使得光伏组件发电功能得到显著提升。
参考文献：
[1]窦雯雯.改性溶胶-凝胶SiO2减反射膜的制备及其性能研究[D].山东建筑大学.2014
[2]刘希杰，张化明，李义凯.PEG改性制备高透过率SiO2薄膜[J].太阳能技术与产品，2012,17:22-24.
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