SiO_2及Eu~(3+)掺杂SiO_2减反射薄膜的制备和性能研究

【摘要】光伏玻璃盖板表面镀制减反射薄膜是提高光伏电池光电转换效率的有效途径之一,本研究通过溶胶-凝胶法制备了高效减反射薄膜。采用商品化SiO2溶胶为原料开展了减反射薄膜的研究。以聚乙烯醇(1788-PVA)为造孔剂,研究了SiO2和聚乙烯醇(1788-PVA)的浓度、热处理温度、溶胶pH及陈化时间等制备工艺参数的影响。研究结果表明：将商业化SiO2水溶胶质量浓度调整为6.0%,加入聚乙烯醇(1788-PVA)的含量为3wt%,得到的镀膜液在pH为10.0左右的是最稳定的,可以在室温下存放八个月之久。由此溶胶形成的凝胶薄膜热处理温度为450℃、保温10min时,得到的薄膜表面具有透光性良好的“蛾眼”结构,增透效果最多可达到4.6%。为了有效利用可见光,将Eu+作为太阳光的转光剂,开展了Eu3+掺杂Si02减反射薄膜的研究,进一步提高太阳能电池的光电转换效率。本实验采用溶胶-凝胶法,首先制备了Eu3+掺杂的Si02溶胶,通过TEM的微观结构分析得知Eu3+在溶胶颗粒中分布均匀,通过对Eu3+掺杂SiO2粉末的荧光光谱测试,获知Eu+浓度和醇/水比的增加都会造成荧光淬灭,溶胶的摩尔比TEOS:EtOH:H2O为1：15:35,含Eu3+浓度为0.8%g/mL时,粉末的发光性最好。然后将Eu3+掺杂的SiO2溶胶按比例0.2-10.0::90.0-99.8wt%添加到前述稳定SiO2镀膜液中,Eu3+掺杂的SiO2镀膜液在室温可保持四个月稳定性,掺杂比例为1.8：98.2wt%时,Eu3+掺杂SiO2减反射薄膜透过率高达为90%,增透效果最多可达到4.26%。荧光强度最高,荧光光谱出示的特征发射峰在614nm波长处,对应着蓝光向红光(电子跃迁模式5Do-7F2)的转变。在机械性能测试中,未掺Eu3+的SiO2减反射薄膜和Eu3+掺杂SiO2减反射薄膜的铅笔硬度在3H以上,纳米压痕仪测试值为0.003Gpa,都能通过透明胶带法和酒精棉擦拭法的测试,证明了薄膜与基底较好的结合力,符合产业化生产的标准。在接触角测试中,未掺杂SiO2薄膜的水接触角为69.5°,Eu3+掺杂SiO2减反射薄膜的水接触角明显变小,大小为19.9°,表现为亲水性,说明Eu3+掺杂Si02减反射薄膜具有潜在的抗玷污能力。
【作者】刘长影；
【导师】翁文剑；程逵；侯如钟；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】减反射薄膜；SiO2；Eu3+掺杂SiO2；溶胶-凝胶法；荧光光谱；

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