耐用超亲水减反射涂层

摘要：减反射涂层由于其独特的减少光伏(PV)系统中入射光反射损失的能力而受到广泛关注。在本研究中，我们报道了一种通过简单且经济的碱/酸催化两步溶胶-凝胶法制备的混合硅溶胶涂层。所制备的涂层具有高透光率、超亲水性和防尘效果好等主要性能。系统优化了获得高透光率的实验条件，如碱催化硅溶胶的陈化时间和浸涂速度。与裸玻璃基板相比，其透光率提高了约6.35%。对其形貌和膜结构进行了表征。涂层具有封闭和致密的结构，结合其超亲水性，赋予其优异的防尘性能和高机械性能，铅笔硬度为4H。此外，该涂层表现出良好的耐高温和高湿性能以及长时间户外暴露的高稳定性。结果表明，所制备的光伏太阳能玻璃涂层具有良好的可靠性。

关键词：增透膜；溶胶-凝胶；超亲水性；防尘耐久性

01：介绍

研究表明，将酸催化和碱催化的二氧化硅溶胶混合，可得到具有平衡和持久的光学和机械性能的混合涂层。碱催化的硅溶胶可以产生非常高透射率的涂层，而酸催化的硅溶胶可以产生优异粘附性能和机械稳定性的致密涂层。一些研究者报道了使用双碱/酸催化制备高度透明和耐磨的涂层。然而，他们未能调查涂层在恶劣户外环境下的可靠性。其他研究报道了从改性的酸催化溶胶到二氧化硅纳米复合材料的耐久涂层。虽然也实现了高达97%的透射率，但是它们的制备过程需要几个复杂的步骤，这使得结果难以再现，因此使实际应用的过程变得复杂。同时，PV器件也可能由于其表面上灰尘的积累而遭受性能下降。因此，开发具有额外性能(如超疏水或超亲水以及防尘性能)的涂层对于提高器件的长期稳定性至关重要。最近，人们努力实现具有超疏水和防尘性能的AR涂层，并研究灰尘对这些涂层的影响。然而，很少有研究关注超亲水涂层。

02：讨论

二氧化硅增透膜的优化

AR膜的透射率值、峰值位置和曲线形状直接影响太阳能电池的效率，并因此影响太阳能电池组件的发电。为了优化我们的杂化AR涂层的透射率，在碱催化硅溶胶的制备过程中仔细控制各种参数。一方面，优化试剂的摩尔比以获得具有高透射率的稳定涂层。发现增加TEOS与EtOH的摩尔比将增加涂层中二氧化硅颗粒的含量，这提高了涂层的透射率。优化HPW和NH4OH的含量对于获得对环境条件具有高耐受性的稳定涂层也很重要。过量的HPW和NH4OH可能由于大颗粒的加速生长而导致胶冻涂层，或者可能导致具有不可控光学和机械性能的不均匀涂层。因此，TEOS、EtOH、HPW和NH4OH的最佳摩尔比为1:8:0.3:0.04。另一方面，研究了老化条件对碱催化溶胶透射率的影响。在此，1天、2天、3天、10天和30天的碱催化溶胶的老化时间分别称为S1、S2、S3、S10和S30。显然，在10天内，涂层的透光率随着老化时间的增加而逐渐增加。10天后，老化时间的进一步增加对涂层的光学性能没有任何影响。由于在S10和S30之间没有明显的变化，涂层的透射率甚至在30天后也是稳定的。

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