1减反射玻璃

光伏玻璃减反射镀膜液
太阳能光伏玻璃减反射镀膜液是指一种能够增加太阳能电池光伏玻璃的反射率的复合材料的液体镀膜。

它旨在将太阳能光伏玻璃表面的反射率从普通的玻璃板（15-20%）提高到高反射镀膜上（60-80％）。

这种镀膜液提供了光伏玻璃一个可行的解决方案，其有效地吸收了可见光和红外光谱能量，有助于使太阳能系统的效率最大化。

1. 太阳能光伏玻璃的反射率
太阳能光伏玻璃的反射率是决定太阳能发电效率的一个重要因素，普通的玻璃表面的反射率一般在15-20％，而通过太阳能电池光伏玻璃减反射镀膜液进行处理后，玻璃表面的反射率可以提高到60-80％。

2. 太阳能光伏玻璃减反射镀膜液的组成
太阳能光伏玻璃减反射镀膜液是经特殊配制而成的复合材料，其主要成分主要包括水、膨胀剂和其它添加剂，如氧化锆、氧化铝、氧化铁和抗菌剂等。

3.太阳能光伏玻璃减反射镀膜液的工作原理
太阳能光伏玻璃减反射镀膜液的工作原理是通过制备一种特殊的水溶
液，然后倾斜地将液体喷洒在被处理的玻璃表面上，形成一层保持水分的均匀涂层，从而减少玻璃表面的反射，有效地将可见光和红外光谱能量吸收，提高太阳能电池系统的效率。

4、太阳能光伏玻璃减反射镀膜液的优点
（1）提高太阳能发电效率：减少反射率会使太阳能光伏玻璃的发射增强，从而提高太阳能发电效率。

（2）提升了太阳能电池的耐久性：它提供了一层抵抗潮湿和抗氧化的膜层，有利于延长太阳能电池的使用寿命。

（3）可根据客户需求定制：太阳能光伏玻璃减反射镀膜液可以根据客户的特定需求定制，从而更好地满足客户的太阳能光伏玻璃表面处理需求。

遮光隔热的玻璃———阳光控制镀膜玻璃根据玻璃成分及厚度的不同，普通透明玻璃的可见光透过率在80%~85%之间，太阳辐射能的反射率为13%，透射率为87%左右。

在实际生活中，夏天射入室内及交通工具中的阳光让人感到刺眼、灼热，也造成空调设备的能量消耗大；在寒冷地区的冬天，又会有太多的热能通过窗户散失掉，实测表明采暖热能的40%~60%是由窗户散失掉。

如何减弱摄入室内及交通工具中的阳光强度，使射入的光线柔和而又舒适；如何降低玻璃太阳能的透射率以便降低空调消耗；又如何减少冬天室内热能从窗户的散失，以提高采暖效能。

未解决这些问题，最早人们采用在玻璃表面镀上一层薄膜的方法，以赋予玻璃各种新的性能。

一、镀膜玻璃的发展历史镀膜玻璃的真正发展很难追溯到准确的年代，比如玻璃上第一个减反射膜是1817年Fraunhofer在德国用浓硫酸或硝酸处理抛光玻璃时偶然得到的，但当时并没有找到技术应用。

而目前大家公认的开始年代是1835年德国化学家利比格手工涂镀玻璃银镜的发明。

之后，20世纪相继发明了各种无力的、化学的或物理化学的镀膜方法。

在玻璃上镀膜的目的是为了是玻璃产生可以控制光学、电学、化学和力学性质的特殊变化。

目前，我国拥有各类镀膜玻璃生产线570多条，全国生产能力14000万平方米。

能够生产阳光控制镀膜玻璃、LOW-E玻璃、导电膜玻璃、自洁净玻璃、电磁屏蔽玻璃、吸热镀膜玻璃及减反射玻璃等多种产品。

二、阳光控制镀膜玻璃的定义及分类阳光控制玻璃又称热反射镀膜玻璃，也就是通常所说的镀膜玻璃（Reflective glass）也称反射玻璃。

热反射镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，已达到大量反射太阳辐射热和光的目的，热反射镀膜玻璃具有良好的遮光性能和隔热性能。

热反射镀膜玻璃的种类按颜色划分，有金黄色、珊瑚黄色、茶色、古铜色、灰色、褐色。

按生产工艺划分，有限镀膜和离线镀膜两种，在线以硅质膜玻璃为主，离线则所有膜系产品均有。

减反射膜简介减反射膜又称增透膜、AR膜、AR片、减反射膜、AR滤光片，它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。

最简单的增透膜是单层膜，它是镀在光学零件光学表面上的一层折射率较低的薄膜。

如果膜层的光学厚度是某一波长的四分之一，相邻两束光的光程差恰好为π,即振动方向相反，叠加的结果使光学表面对该波长的反射光减少。

适当选择膜层折射率，这时光学表面的反射光可以完全消除。

一般情况下，采用单层增透膜很难达到理想的增透效果,为了在单波长实现零反射,或在较宽的光谱区达到好的增透效果，往往采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。

减反射膜是应用最广、产量最大的一种光学薄膜，因此，它至今仍是光学薄膜技术中重要的研究课题，研究的重点是寻找新材料，设计新膜系,改进淀积工艺,使之用最少的层数，最简单、最稳定的工艺，获得尽可能高的成品率，达到最理想的效果。

对激光薄膜来说，减反射膜是激光损伤的薄弱环节，如何提高它的破坏强度，也是人们最关心的问题之一。

光具有波粒二相性，即从微观上既可以把它理解成一种波、又可以把他理解成一束高速运动的粒子(注意，这里可千万别把它理解成一种简单的波和一种简单的粒子。

它们都是微观上来讲的。

红光波的波长=0.750微米紫光波长=0.400微米。

而一个光子的质量是 6.63E-34千克.如此看来他们都远远不是我们所想想的那种宏观波和粒子.)增透膜的原理是把光当成一种波来考虑的，因为光波和机械波一样也具有干涉的性质。

在镜头前面涂上一层增透膜(一般是"氟化钙",微溶于水),如果膜的厚度等于红光(注意：这里说的是红光)在增透膜中波长的四分之一时,那么在这层膜的两侧反射回去的红光就会发生干涉,从而相互抵消,你在镜头前将看不到一点反光,因为这束红光已经全部穿过镜头了为什么我从来没有看到没有反光的镜头?原因很简单,因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头，一般情况下都是让绿光全部进入的，这种情况下，你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是蓝紫色，因为这反射光中已经没有了绿光。

光伏玻璃双层减反射镀膜液
从化学角度来看，光伏玻璃双层减反射镀膜液的成分可能包括有机溶剂、二氧化硅或氧化铟等颗粒材料，以及聚合物或树脂等粘结剂。

这些成分经过科学配比和加工制备而成的涂料，可以在光伏玻璃表面形成微观结构，从而降低光的反射，提高光的吸收率，增加光伏发电效率。

另外，从工程角度来看，光伏玻璃双层减反射镀膜液的施工和应用也是至关重要的。

在施工过程中，需要严格控制涂料的厚度和均匀性，确保涂层的质量和稳定性。

而在应用过程中，需要考虑光伏玻璃的清洁和维护，以确保涂层的长期稳定性和性能。

总的来说，光伏玻璃双层减反射镀膜液在光伏发电领域具有重要的应用意义，它不仅可以提高光伏发电效率，还可以改善光伏发电系统的整体性能和可靠性。

因此，对于这种涂料的研发和应用具有重要的意义，也需要不断进行深入的研究和探索，以满足光伏发电行业不断增长的需求。

太阳电池减反射薄膜的研究共3篇太阳电池减反射薄膜的研究1太阳电池减反射薄膜的研究太阳能作为一种未来可持续发展的能源，受到越来越多人的关注。

而太阳能电池作为太阳能利用的主要方式之一，其效率的提高也受到了重视。

在太阳能电池的组件中，减反射膜是提高太阳能电池效率的重要手段之一。

减反射膜是一种可以应用于太阳能电池的类似于玻璃的材料，它能够减少太阳光的反射，增加光的透射，降低光的吸收和散射。

这样可以提高太阳能电池元件的光吸收率，进而增加光电转换效率。

随着太阳能电池的发展和应用，人们也越来越关注减反射膜的研究和应用。

太阳电池减反射薄膜通常采用单层或多层硅氮碳薄膜，其主要原理是光在其界面上的反射以及在材料中折射。

硅氮碳薄膜具有良好的耐热性、化学稳定性、耐腐蚀性和机械性能，能够在不增加太阳能电池制造成本的情况下大大提高其效率。

在研究中，常常通过修改硅氮碳膜的厚度、折射率等参数以达到最佳减反射效果，同时还需考虑到膜的加工工艺、成本等因素。

研究发现，多层硅氮碳薄膜具有更好的减反射效果，但加工成本也更高。

此外，某些材料具有抗污染、防水等特殊性能，可以应用在减反射膜中以提高其使用寿命和稳定性。

近年来，太阳能电池的发展已经进入了一个全新的阶段，更高效、更稳定的电池正在不断涌现。

在未来的实践中，太阳电池减反射薄膜的研究将会更加重要，同时也会更加复杂和多样化。

科学家们将继续探究各种材料、工艺和技术，为太阳能电池的应用打下更加坚实的基础减反射膜在太阳能电池的应用中起着重要的作用，通过减少反射、增加光透过率和降低光吸收和散射来提高光-electric转换效率。

目前，多层硅氮碳薄膜在太阳电池减反射薄膜中具有良好的效果，但也面临加工成本较高的问题。

在未来，随着太阳能电池技术的不断发展，太阳电池减反射薄膜的研究将会更加复杂和多样化，科学家们将继续探究各种材料、工艺和技术，为太阳能电池的应用打下更加坚实的基础太阳电池减反射薄膜的研究2太阳电池减反射薄膜的研究太阳电池的效率随着太阳辐射强度的变化而变化，而太阳辐射的反射率是影响太阳电池效率的一大因素。

第43卷第4期2024年4月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.4April,2024Na 2O-CaO-SiO 2平板玻璃减反射功能化研究郝㊀霞1,王其琛2,符有杰1,李军葛1,赵会峰1,姜㊀宏1,2,王㊀卓3(1.海南海控特玻科技有限公司,澄迈㊀571924;2.海南大学,海南省特种玻璃重点实验室,海口㊀570100;3.山东轻工职业学院,淄博㊀255000)摘要:随着光伏产业的高速发展,与之配套使用的减反射玻璃重新进入了研究者们的视野㊂本文采用湿化学二步刻蚀法制备了具有减反射性能的Na 2O-CaO-SiO 2平板玻璃,采用分光光度计㊁扫描电子显微镜㊁原子力显微镜和X 射线能谱仪等测试样品的透过率㊁表面形貌和断面膜层厚度㊁表面化学成分㊁耐酸性和硬度,研究了反应温度和反应时间㊁玻璃膜层结构与透过率的关系㊂通过使用弱碱性的混合盐溶液对Na 2O-CaO-SiO 2玻璃表面进行化学刻蚀,使玻璃表面Si O 键断裂,在玻璃表面形成纳米膜层结构,当膜层厚度达到一定厚度时,一定波长的光在玻璃表面发生相消干涉,透过率最高可达到97.8%,刻蚀前后玻璃成分基本无变化,铅笔硬度达到3H㊂关键词:减反射玻璃;透过率;Na 2O-CaO-SiO 2平板玻璃;湿化学二步刻蚀法;表面微裂纹;纳米孔中图分类号:TQ171㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)04-1366-08Anti-Reflection Functionalization of Na 2O-CaO-SiO 2Flat GlassHAO Xia 1,WANG Qichen 2,FU Youjie 1,LI Junge 1,ZHAO Huifeng 1,JIANG Hong 1,2,WANG Zhuo 3(1.Hainan Holdings Special Glass Technology Co.,Ltd.,Chengmai 571924,China;2.Special Glass Key Lab of Hainan Province,Hainan University,Haikou 570100,China;3.Shangdong Vocational College of Light Industry,Zibo 255000,China)Abstract :With the rapid development of photovoltaic industry in recent years,anti-reflective glass comes into researchers sight.This article uses two-step chemical etching method to prepare Na 2O-CaO-SiO 2flat glass with anti-reflective properties.The transmittance,surface morphology,cross-section film thickness,surface chemical composition,acid resistance and hardness of samples were measured by spectrophotometer,scanning electron microscope,atomic force microscope and X-ray energy spectrometer.The relationship between reaction temperature,reaction time,glass film structure and transmittance were studied.The Si O bonds on Na 2O-CaO-SiO 2flat glass surface were broken by etching glass surface with weakly alkaline mixed salt solution,and a nano film structure is formed on the surface of glass.When the corrosion reaches a certain thickness,destructive interference of a certain wavelength of light occurs on glass surface,witha maximum transmittance of 97.8%.The glass composition remains basically unchanged before and after etching,and the pencil hardness reaches 3H.Key words :anti-reflection glass;transmittance;Na 2O-CaO-SiO 2flat glass;wet chemical two-step etching method;surface micro-crack;crack extension 收稿日期:2023-12-08;修订日期:2024-01-31基金项目:海南省重大科技计划(ZDKJ2021049)作者简介:郝㊀霞(1991 ),女㊂主要从事玻璃表面改性方面的研究㊂E-mail:904240081@通信作者:王㊀卓,博士㊂E-mail:wangzhuosust@ 0㊀引㊀言减反射玻璃是在玻璃表面进行特殊工艺处理之后得到的具有高透过率和低反射率特性的玻璃㊂普通玻璃在可见光范围内,单面的反射率约为4%,双面的光谱反射率约为8%,对应的可见光平均透过率约为91%[1]㊂与普通玻璃相比,减反射玻璃具有更低的反射率和更高的透过率[2-4],减反射玻璃平均透过率超过95%,可以大幅度提高液晶显示器㊁等离子体显示器的亮度,降低能耗[5];平均反射率低于4%,可以有效削弱背景强光导致画面变白的缺陷,享受更清晰的影像画质[6];色彩更艳丽,对比更强,景物更清晰;抗紫外第4期郝㊀霞等:Na2O-CaO-SiO2平板玻璃减反射功能化研究1367㊀线,可有效阻绝紫外线对眼睛的伤害[7]㊂早期减反射玻璃主要应用于制作照相机显微镜的光学镜头,应用范围较窄[8]㊂随着技术的发展目前减反射玻璃已经大量应用于现代农业智能温室玻璃㊁高端陈列橱窗玻璃㊁博物馆展示柜玻璃㊁画框玻璃㊁机场塔台玻璃㊁汽车玻璃㊁风景区观景点玻璃等需要消除玻璃反射光要求较高的领域[9-13]㊂然而,目前业界大部分的减反射玻璃均是通过在玻璃表面镀膜来实现的,往往面临着膜层老化脱落的问题[14]㊂减反射玻璃目前应用较多的有磁控溅射[15-16]㊁气相沉积[17-18]㊁自组装和溶胶-凝胶[19-20]等方法,磁控溅射法和溶胶-凝胶技术是我国目前使用较为成熟的镀膜工艺,但磁控溅射法成本较高,不适用于工业生产;溶胶-凝胶法成本较低,制备过程简单,但膜层与基体结合强度不理想㊂刻蚀法是直接在玻璃本体上刻蚀形成膜层,结合强度更高,而且操作简单,生产成本低,是目前重要的研究方向㊂Liu等[21]使用包括HF㊁HNO3㊁H2SO4和其他酸的混合刻蚀液,通过两步蚀刻法制备出具有梯度结构的减反射表面,实现了减反增透的目的㊂Zheng等[22]等通过水热蚀刻法来制备减反射玻璃,成功制备梯度折射率层的多孔纳米结构,并在很大程度上减少玻璃的雾度㊂Du等[23]采用了一种在较低温度(70~95ħ)下进行的一步式水热碱蚀刻工艺,在钠钙玻璃表面形成厚度可调的均匀多孔减反射涂层,在529nm处实现了98.5%的最大透射率㊂本文以Na2O-CaO-SiO2平板玻璃为研究对象,采用湿化学二步刻蚀法对玻璃表面进行化学处理,通过分光光度计㊁扫描电子显微镜㊁原子力显微镜和X射线能谱仪等测试样品的透过率㊁表面形貌和断面膜层厚度㊁表面化学成分㊁耐酸性和硬度,研究反应温度和反应时间㊁玻璃膜层结构与透过率的关系,制备减反射玻璃㊂1㊀实㊀验1.1㊀试验设计首先,用体积分数为0.5%氢氟酸和10%硫酸组成的初始裂纹溶液在25ħ对玻璃原片进行裂纹预处理,反应时间分别为2.5㊁5㊁7.5㊁10㊁15㊁20min㊂然后使用质量分数为0.5%Na2HPO4和0.01%AlCl3的低浓度混合盐溶液作为裂纹扩展溶液,分别固定反应时间和反应温度刻蚀玻璃表面:固定反应时间为18h,分别在25㊁50㊁70㊁80㊁85㊁90㊁95ħ的水浴环境中刻蚀玻璃样品;固定反应温度为85ħ,分别刻蚀玻璃样品12㊁14㊁16㊁18和20h,形成具有一定厚度的纳米膜层结构㊂通过分光光度计对刻蚀前后玻璃的透过率进行测试,分析反应温度㊁反应时间与透过率的关系;使用扫描电子显微镜和原子力显微镜对刻蚀前后玻璃表面形貌和断面膜层厚度进行表征,分析减反射膜层结构与透过率的关系;使用X射线能谱仪对刻蚀前后玻璃表面成分进行测试;进一步分析测试样品的耐酸性和硬度㊂1.2㊀试剂与材料Na2O-CaO-SiO2平板玻璃为商用3mm厚普通玻璃(海南中航特玻材料有限公司),各组分质量分数分别为:76.18%SiO2㊁8.53%CaO㊁11.72%Na2O㊁3.00%MgO㊁0.48%Al2O3和0.09%Fe2O3,玻璃成分通过美国ThermoFisher公司的NS7型X射线能谱仪测试得到㊂无水乙醇(C2H5OH)㊁氢氟酸(HF)㊁硫酸(H2SO4)㊁磷酸氢二钠(Na2HPO4)和无水氯化铝(AlCl3)等分析纯试剂均购于西陇科学股份有限公司,所有试剂均直接使用,没有经过任何纯化处理㊂试验用水如无特别说明均为去离子水㊂1.3㊀减反射玻璃样品制备将Na2O-CaO-SiO2平板玻璃裁切成25mmˑ75mm大小的玻璃原片,随后用清洁剂清洗干净,置于无水乙醇中,超声处理30min,用去离子水冲洗三次,置于鼓风干燥箱中烘干㊂采用湿化学二步刻蚀法,首先,用初始裂纹溶液对玻璃原片表面进行裂纹预处理㊂初始裂纹溶液由体积分数为0.5%氢氟酸和10%硫酸的混合酸溶液组成,在25ħ的室温下,将玻璃基片浸泡一段时间,再置于无水乙醇中,超声处理30min,用去离子水冲洗三次,置于鼓风干燥箱中烘干㊂然后,用裂纹扩展溶液对已经用初始裂纹溶液处理后的玻璃原片进行裂纹扩展处理㊂裂纹扩展溶液是由质量分数为0.5%的Na2HPO4和0.01%AlCl3的低浓度混合盐溶液组成,在水浴加热的条件下浸泡一段时间,进行裂纹扩展处理㊂最后将裂纹扩展处理后的玻璃原片分别用去离子水㊁无水乙醇和去离子水超声清洗10min,置于鼓风干燥箱中烘干,得到减反射玻璃㊂1368㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷1.4㊀分析和测试采用美国珀金埃尔默公司生产的Lambda 950紫外可见近红外分光光度计,配备有积分球部件,测量刻蚀前后玻璃的透过率㊂在25ħ的室温条件下,将仪器预热30min 后再进行测试,以保证测试结果的准确度㊂用扫描电子显微镜(捷克TESCAN 公司的MIRA 3LMH 型肖特基场发射扫描电镜)对刻蚀的玻璃表面和断面进行形貌和结构表征㊂采用德国布鲁克公司的Dimension Edge 原子力显微镜观察刻蚀的玻璃表面,获得刻蚀后玻璃表面的二维形貌和三维立体形貌㊂2㊀结果与讨论2.1㊀减反射玻璃透过率分析2.1.1㊀初始裂纹溶液作用时间对透过率的影响图1为初始裂纹溶液不同作用时间下样品的透过率,图2为初始裂纹溶液不同作用时间下样品的平均透过率变化㊂由图1可知,在25ħ室温下,玻璃原片与初始裂纹溶液相互作用后,不同波长下透过率均略有增加㊂从图2不难看出,平均透过率的增加值随着作用时间呈先增大后减小的趋势㊂初始裂纹溶液作用之后,玻璃原片表面产生不均匀刻蚀,原本光滑的表面形成大量的微裂纹,当光线进入表面时,部分光线经过有限次数的反射和折射后成为透射光的一部分,从而减少反射率㊁增加透过率,随着反应的进一步进行,样品平均透过率增益降低,这可能与玻璃原片与初始裂纹溶液相互作用的化学产物有关㊂初始裂纹溶液由体积分数为0.5%氢氟酸和10%硫酸的混合酸溶液组成,其与Na 2O-CaO-SiO 2玻璃的表面可能发生的化学反应如式(1)~(3)所示㊂SiO 2+4HF ңSiF 4+2H 2O(1)Na 2O +2HF ң2NaF +H 2O (2)CaO +2HF ңCaF 2+H 2O (3)反应生成的CaF 2为难溶物,会附着在Na 2O-CaO-SiO 2玻璃表面,影响玻璃表面的光泽度和雾度,从而引起平均透过率增益降低㊂除此之外,反应形成的CaF 2难溶物会在玻璃表面与初始裂纹溶液之间形成一层阻碍层,进而降低玻璃表面微裂纹的产生㊂综合以上因素考虑,将初始裂纹溶液与Na 2O-CaO-SiO 2玻璃原片的作用时间设置为5min㊂图1㊀初始裂纹溶液不同作用时间下样品的透过率Fig.1㊀Transmittance of samples under different time of initial cracksolution 图2㊀初始裂纹溶液不同作用时间下样品的平均透过率Fig.2㊀Average transmittance of samples under different time of initial crack solution2.1.2㊀裂纹扩展溶液作用温度对透过率的影响Na 2O-CaO-SiO 2玻璃原片与初始裂纹溶液作用后,清洗烘干㊂将玻璃片置于裂纹扩展溶液中,在不同温度的水浴环境中浸泡18h㊂其中,裂纹扩展溶液是由质量分数为0.5%的Na 2HPO 4和0.01%AlCl 3的低浓度混合盐水溶液组成㊂图3为裂纹扩展溶液不同作用温度下样品的透过率,Na 2O-CaO-SiO 2玻璃原片分别在25㊁50㊁70㊁80㊁85㊁90㊁95ħ的水浴环境中浸泡18h 后,平均透过率增加值随着温度的升高先增加后降低,反应温度为85ħ时平均透过率最高,为97.8%㊂图4为裂纹扩展溶液不同作用温度下样品的平均透过率,平第4期郝㊀霞等:Na 2O-CaO-SiO 2平板玻璃减反射功能化研究1369㊀均透过率增益随温度的升高呈先增大后减小的趋势㊂当反应温度低于80ħ时,样品的透过率增益不明显,说明低温不能提供足够的能量破坏Si O 骨架;当温度升高至80~90ħ,水解形成的OH -更容易对玻璃网络中的[Si O]结构进行亲核进攻,使Si O 键断裂,形成具有减反作用的纳米膜层结构;进一步升高温度至95ħ,玻璃表面缝状空隙尺寸增大,膜层结构疏松且厚度增加,膜层厚度不能满足单层减反增透膜条件,透过率增益减小㊂图3㊀裂纹扩展溶液不同作用温度下样品的透过率Fig.3㊀Transmittance of samples under different temperatures of crack extensionsolution 图4㊀裂纹扩展溶液不同作用温度下样品的平均透过率Fig.4㊀Average transmittance of samples under different temperatures of crack extension solution2.1.3㊀裂纹扩展溶液作用时间对透过率的影响将裂纹扩展溶液与Na 2O-CaO-SiO 2玻璃原片的作用温度设置为85ħ,通过改变作用时间,探究玻璃的透过率变化㊂图5为裂纹扩展溶液不同作用时间样品的透过率,在85ħ的水浴环境中分别浸泡12㊁14㊁16㊁18和20h 后,Na 2O-CaO-SiO 2玻璃原片的平均透过率大幅度增加,由初始的91.0%增加到97.8%㊂图6为裂纹扩展溶液不同作用时间样品的平均透过率,平均透过率增益随作用时间的延长呈先增大后基本持平的趋势㊂图5㊀裂纹扩展溶液不同作用时间样品的透过率Fig.5㊀Transmittance of samples under different time of crack extensionsolution 图6㊀裂纹扩展溶液不同作用时间样品的平均透过率Fig.6㊀Average transmittance of samples under different time of crack extension solution㊀㊀经测试裂纹扩展溶液酸碱度为弱碱性,Na 2HPO 4在水溶液中水解高于电离㊂因此,裂纹的扩展是通过OH -对Na 2O-CaO-SiO 2玻璃中硅氧骨架[Si O]结构的破坏实现的㊂在85ħ的水浴环境中,Na 2HPO 4在水溶液中的水解程度会进一步增强,产生的OH -破坏 Si O Si 产生 Si O Si 群,从而使SiO 2溶解在溶液中,留下孔洞,通过调节刻蚀温度和刻蚀时间,控制反应程度,可得到不同孔径和深度分布的样品,得到不同透过率的样品㊂1370㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷2.2㊀减反射玻璃表面形貌分析2.2.1㊀SEM形貌分析玻璃原片在与初始裂纹溶液作用5min,再在85ħ的水浴环境与裂纹扩展溶液浸泡18h后得到的样品透过率最高为97.8%,对得到的样品进行形貌分析,图7(a)为玻璃原片的表面形貌,图7(b)为一步刻蚀后样品的表面形貌,从图中可以看出,玻璃原片在与初始裂纹溶液作用后其表面出现了大量的微裂纹㊂图7(c)和(d)分别为二步刻蚀后样品的表面和断面形貌㊂制备得到的减反射玻璃表面大量分布着纳米尺度的孔状结构,其孔径分布通过测量在100~200nm,形成的纳米孔结构的孔深度通过测量为50~80nm㊂图7㊀刻蚀前后样品的表面和断面形貌Fig.7㊀Surface and cross-sectional morphology of samples before and after etching2.2.2㊀原子力显微镜形貌分析图8为不同刻蚀时间玻璃的AFM二维和三维形貌,未刻蚀的玻璃表面形貌平整㊁光滑,刻蚀14h后玻璃表面形成少量的100nm左右的孔洞,孔径深度为30~40nm,随着刻蚀时间延长至18h后,孔洞数量明显增加,孔径分布为100~200nm,孔深度为50~60nm,与前文中SEM的分析讨论一致㊂第4期郝㊀霞等:Na2O-CaO-SiO2平板玻璃减反射功能化研究1371㊀图8㊀不同刻蚀时间玻璃的AFM二维和三维形貌Fig.8㊀AFM2D and3D morphology of glass at different etching time㊀㊀基于反射光线的干涉相消和透射光线的干涉增强理论,当均匀介质膜的厚度为某种色光的四分之一波长时,入射光在薄膜两个界面上反射的光程差可以相互抵消,这就减少了该特定波长的光的反射[24]㊂根据太阳辐射的标准光谱曲线可以分为紫外光谱区(300nm<λ<380nm)㊁可见光谱区(380nmɤλ<780nm)和红外光谱区(780nmɤλ<2100nm)[25]㊂在Na2O-CaO-SiO2玻璃表面形成纳米尺寸孔结构后,其留存的孔壁部分可以等效为均匀介质膜㊂根据孔径和孔深度的尺寸分布,完全符合太阳光波段波长范围内的反射光线的干涉相消和透射光线的干涉增强理论㊂2.3㊀耐酸性测试将试样全部浸入(23ʃ2)ħ的1mol/L的盐酸中,浸渍24h㊂试验结束后,取出试样,先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净,并放置于(110ʃ10)ħ的烘箱中0.5h,冷却至室温测量透过率㊂表1为耐酸性试验前后样品透过率,样品1㊁2㊁3透过率分别下降了0.15%㊁0.34%㊁0.28%,说明酸性溶液对样品的透过率影响很小,具有良好的耐酸性㊂表1㊀耐酸性试验前后玻璃的透过率Table1㊀Transmittance of glass before and after acid-proof experimentSample No.Transmittance/%Before test After test Decline/% 197.5497.390.15297.2396.900.34397.3597.080.282.4㊀EDS成分分析通过X射线能谱仪对刻蚀前后的玻璃样品进行成分分析,刻蚀前后样品化学成分定量结果如表2所示,刻蚀前后玻璃表面氧化物含量基本没有变化,没有引入其他元素,膜层成分与玻璃本体基本一致㊂表2㊀刻蚀前后样品化学成分定量结果Table2㊀Quantitative results of chemical composition of samples before and after etchingSample Mass fraction/%Na2O MgO Al2O3SiO2Fe2O3CaO Before etching11.72 3.000.4876.180.098.53 After etching11.84 2.910.5375.930.128.672.5㊀硬度测试对制备得到的样品参照‘色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度“(GB/T6739 2022)用铅笔尖端在膜面推动7mm距离,30s后用蘸无水乙醇的无纺布擦拭干净,干燥后在200倍显微镜下检查试样表面,观察试样表面是否出现明显划痕,测试结果为3H,满足‘太阳能光伏组件用减反射膜玻璃“(JC/T2170 2013)对铅笔硬度的要求㊂1372㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷2.6㊀刻蚀机理本试验使用的玻璃为钠钙硅玻璃,钠钙硅玻璃是以[SiO4]四面体为主要结构单元构成的三维网络以及网络修饰体,如Na2O㊁CaO㊁MgO等㊂Na2HPO4在水溶液中水解高于电离:水解产生的OH-破坏硅氧骨架(Si O Si),使Si O键断裂,网络解体产生Si O-群,使SiO2溶解在刻蚀液中,其反应过程如式(4)~(5)所示㊂Na2HPO4+H2Oң2Na++OH-+H2PO-4(4)Si O Si+OH-ңSi O-+HO Si(5)修饰在硅氧键之间的碱性离子K+(Na+/K+)与碱土离子R2+(Ca2+/Mg2+),在一定条件下,与刻蚀液接触后,发生离子交换,从而使Na+㊁Mg2+㊁Ca2+等从玻璃网络结构中溶出,玻璃表面形成纳米孔状结构,具体反应如式(6)~(7)所示㊂Si OK+H2OңSi OH+K++OH-(6)Si ORO Si+2H2Oң2Si OH+R2++2OH-(7) 3㊀结㊀论1)Na2O-CaO-SiO2玻璃与初始裂纹溶液作用后,平均透过率增益随作用时间的增加先增大后减小,随着反应时间延长,反应生成的CaF2难溶物会在玻璃表面与初始裂纹溶液之间形成一层阻碍层,进而降低玻璃表面微裂纹的产生,因此玻璃原片与初始裂纹溶液最佳作用时间为5min㊂2)固定裂纹扩展溶液的作用时间,样品的平均透过率增益随作用温度的升高先增加后降低,作用温度为85ħ时平均透过率最高;固定裂纹扩展溶液的作用温度,样品的平均透过率增益随作用时间的增加先增加后降低,作用时间为18h时平均透过率最高㊂3)刻蚀形成的孔径㊁孔深度会影响玻璃的透过率和反射率,在刻蚀时间为18h,刻蚀温度为85ħ时玻璃表面形成孔径为100~200nm,孔深度为50~80nm,玻璃样品的平均透过率达到97.8%㊂4)通过使用弱碱性的混合盐溶液对Na2O-CaO-SiO2玻璃表面进行化学刻蚀,玻璃表面的结构网络断裂,形成纳米多孔减反增透结构层,成分和玻璃本体一致,没有其他元素的引入,铅笔硬度达到3H㊂参考文献[1]㊀谢光明.丹麦减反射玻璃简介[J].太阳能,2007(6):33.XIE G M.Brief introduction of antireflective glass developed by the Danish company SUNARC A/S[J].Solar Energy,2007(6):33(in Chinese).[2]㊀李运涛,李林林,白㊀文,等.高铝玻璃高透蒙砂的制备工艺研究[J].陕西科技大学学报,2018,36(1):68-73.LI Y T,LI L L,BAI W,et al.Study on the preparation process of high-ransmittance frosting of high alumina glass[J].Journal of Shaanxi University of Science&Technology,2018,36(1):68-73(in Chinese).[3]㊀刘立强,王晓临,李真一,等.太阳能高效利用减反射技术研究进展[J].山东建筑大学学报,2016,31(6):606-613.LIU L Q,WANG X L,LI Z Y,et al.Research progress of antireflection technology for high solar energy efficiency[J].Journal of Shandong Jianzhu University,2016,31(6):606-613(in Chinese).[4]㊀郝㊀霞,潘国治,崔永红,等.采用盐类化学试剂制备减反增透膜层的方法[J].表面技术,2020,49(5):177-184.HAO X,PAN G Z,CUI Y H,et al.Preparation method of antireflective glass surface via salt chemical reagents[J].Surface Technology,2020, 49(5):177-184(in Chinese).[5]㊀郝㊀霞,李军葛,潘国治,等.碱性盐溶液蚀刻法制备新型多孔纳米减反增透玻璃[J].硅酸盐通报,2020,39(4):1296-1301.HAO X,LI J G,PAN G Z,et al.Preparation process of new type nano-porous antireflective glass by alkaline salt solution etching method[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2020,39(4):1296-1301(in Chinese).[6]㊀赵㊀军,张红凯,薛明俊,等.模板剂与工艺条件对减反射玻璃光透过率的影响[J].玻璃搪瓷与眼镜,2023,51(1):1-6.ZHAO J,ZHANG H K,XUE M J,et al.Influence of template agents and process conditions on the light transmittance of anti-reflective coating glasses[J].Glass Enamel&Ophthalmic Optics,2023,51(1):1-6(in Chinese).[7]㊀刘志海.我国减反射玻璃发展现状及趋势[J].玻璃,2019,8:1-8.LIU Z H.Development status and trend of anti-reflection glass in China[J].Glass,2019,8:1-8(in Chinese).[8]㊀SARKIN A S,EKREN N,SA㊅GLAMŞ.A review of anti-reflection and self-cleaning coatings on photovoltaic panels[J].Solar Energy,2020,第4期郝㊀霞等:Na2O-CaO-SiO2平板玻璃减反射功能化研究1373㊀199:63-73.[9]㊀ZHANG G L,HUANG J D,WANG L S,et al.Design and preparation of anti-reflection nanoarray structure on the surface of space solar cellglass cover[J].Coatings,2023,13(6):1092.[10]㊀DEY T,NAUGHTON D.Nano-porous sol-gel derived hydrophobic glass coating for increased light transmittance through greenhouse[J].Materials Research Bulletin,2019,116:126-130.[11]㊀CANNAVALE A,FIORITO F,MANCA M,et al.Multifunctional bioinspired sol-gel coatings for architectural glasses[J].Building andEnvironment,2010,45(5):1233-1243.[12]㊀MORIMOTO T,SANADA Y,TOMONAGA H.Wet chemical functional coatings for automotive glasses and cathode ray tubes[J].Thin SolidFilms,2001,392(2):214-222.[13]㊀NICHKALO S,DRUZHININ A,EVTUKH A,et al.Silicon nanostructures produced by modified MacEtch method for antireflective Si surface[J].Nanoscale Research Letters,2017,12(1):106.[14]㊀SU W X,WU C Y,LEE Y C.Anti-reflection nano-structures fabricated on curved surface of glass lens based on metal contact printinglithography[J].Microelectronic Engineering,2019,214(J):15-20.[15]㊀王朝勇.减反射和自清洁功能薄膜的制备与表征[D].郑州:郑州大学,2016.WANG Z Y.Preparation and characterization of antireflection and self-cleaning functional films[D].Zhengzhou:Zhengzhou University,2016(in Chinese).[16]㊀黄光伟,田维坚,卜江萍.超宽带增透膜新的设计法[J].光子学报,2007,36(9):1694-1696.HUANG G W,TIAN W J,BU J P.New design of super wide bandwidth antireflection film[J].Acta Photonica Sinica,2007,36(9):1694-1696(in Chinese).[17]㊀张㊀霄,杭凌侠.PECVD技术制备光学减反射膜工艺探索[J].光学技术,2011,37(1):97-100.ZHANG X,HANG L X.Preparation of anti-reflection films by PECVD technology[J].Optical technique,2011,37(1):97-100(in Chinese).[18]㊀XI J Q,SCHUBERT M F,KIM J K,et al.Optical thin-film materials with low refractive index for broadband elimination of fresnel reflection[J].Nature Photonics,2007,1:176-179.[19]㊀户霄月.溶胶凝胶法制备多功能SiO2减反射膜及其性能表征[D].北京:北京交通大学,2021.HU X Y.Preparation and characterization of multifunctional SiO2antireflection film by sol-gel method[D].Beijing:Beijing Jiaotong University, 2021(in Chinese).[20]㊀LIN H F,QIU Z Y,HUANG P N,et al.Preparation of antireflective coatings with moisture resistance and a widely tunable refractive index bycombining the sol-gel method with evaporation concentration[J].Construction and Building Materials,2022,318:125810.[21]㊀LIU L Q,WANG X L,JING M,et al.Broadband and omnidirectional,nearly zero reflective photovoltaic glass[J].Advanced Materials,2012,24(47):6318-6322.[22]㊀ZHENG Y Y,ZHOU Z H,CAO W,et al.Robust,low haze and graded porous anti-reflective glass by Tailoring the Nanostructures[J].Ceramics International,2020,46(11):18623-18631.[23]㊀DU X,HE J H.Structurally colored surfaces with antireflective,self-cleaning,and antifogging properties[J].Journal of Colloid and InterfaceScience,2012,381(1):189-197.[24]㊀李真一.梯度折射率减反射光伏玻璃的研究[D].青岛:中国海洋大学,2014:10-12.LI Z Y.Study on gradient refractive index antireflection photovoltaic glass[D].Qingdao:Ocean University of China,2014:10-12(in Chinese).[25]㊀LAW A M,JONES L O,WALLS J M.The performance and durability of anti-reflection coatings for solar module cover glass-a review[J].SolarEnergy,2023,261:85-95.。