[發明專利]一種使用溶膠-凝膠法制備MgF2減反射膜的方法

無效

• 申請號: 201210458532.0
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN102976626A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 陳源清;張古強;童少利;孫希佳
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C03C17/22
• 分類號: C03C17/22;C04B41/50
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于反射膜制備技術領域，涉及太陽能電池用抗反射薄膜的溶膠凝膠法制備技術，具體地說，是一種使用溶膠-凝膠法制備MgF₂減反射薄膜的方法。

背景技術

減反射膜又稱增透膜，即在光學元件表面上鍍光學薄膜，用于減少光學元件表面的反射，增加光線的透過率，從而提高在工作波長或波段內的性能。

對于減反射膜的研究，早在1817年，約瑟夫·夫瑯和費采用酸蝕法制成了第一批減反射薄膜。1886年，洛德·瑞利發現，失澤的玻璃反射率比剛拋光的玻璃更低，原因是玻璃表面上形成了薄薄的一層膜，它的折射率低于其基底材料的折射率。從薄膜的角度來看，最有意義的進展是1899年出現的法布里-珀羅干涉儀，它已成為薄膜濾光片的一種基本的結構形式。二十世紀三、四十年代，減反射膜和增反射膜系、以及干涉單色濾光片的多層膜理論相繼應運而生。

科技的日新月異，新材料的涌現以及制造水平與設計水平的不斷提升，減反射膜的性能指標有了大大的提升，被廣泛地應用于各個領域。隨著太陽能電池的發展，減反射薄膜的設計已成為太陽能電池設計的關鍵因素，由于光在硅表面的反射使光損失高達30％以上，如果在硅表面鍍上合適的薄膜，利用薄膜干涉原理就可以使光的反射大為減少，從而提高太陽能電池的短路光電流密度和光電轉換效率。鍍有減反射薄膜的硅太陽能電池的反射顯著減少，能量轉換效率提高了49％。有人在硅太陽能電池上制備了兩層的TiO₂和SiO₂減反射薄膜，太陽能電池的平均反射率為7.9％，而沒有涂膜的反射率為37.4％，太陽能電池的吸收增加了大約47％，可測量的電池效率從12.1％增加到17.4％，即提高了44％。

隨著經濟的發展，越來越多的高樓拔地而起。玻璃幕墻集裝飾通風采光于一體，受到了建筑單位的喜愛，但同時也帶來了負效應一光污染。而在這些玻璃上涂覆減反射薄膜，則可有效減少這種光污染。不僅如此，汽車擋風玻璃、門窗玻璃、商店玻璃、展柜等都有這樣的要求。液晶顯示已成為顯示器革命中的主流技術，但它在目前的實用方面仍有許多的不足之處：可視角小、受環境光影響較強、當視角超過某一范圍，圖像就變得模糊不清、對比度降低。減反射膜的應用有助于液晶顯示器性能的優化。在光通訊中，微弱的反射光也會對光信號的傳輸檢測產生重要影響。

總之，減反射薄膜在太陽能電池，玻璃幕墻，光學鏡片，顯示投影技術等各個領域都有這廣泛的應用。目前，用于制備減反射薄膜的主要材料有SiO₂，TiO₂，MgF₂，氮化硅等。SiO₂，TiO₂是一種氧化物，耐腐蝕性能高，被人們認識是比較好的減反射薄膜。目前為止，這種減反射薄膜雖然已經得到大規模生產，但主要限于SiO₂薄膜，過程復雜，成本高，很多技術有待克服。而MgF₂具有更低的折射系數，且性能穩定，是一種良好的抗反射薄膜。但MgF₂的制備困難，迄今為止很少有這方面的薄膜。

制備薄膜的技術很多，包括化學的溶膠-凝膠法，噴霧熱分解法，化學氣相沉積法，還有物理的磁控濺射法。這些方法中，溶膠凝膠法是比較便宜，溶液大規模生產的方法，且所得薄膜具有多孔性。而多孔減反射薄膜具有更低的折射系數，可降低薄膜的反射率。因此，溶膠凝膠法在制備減反射薄膜方面具有很大的優勢。

但溶膠-凝膠法一般制備氧化物材料，氟化物材料很少有人薄膜。本專利報道的就是用溶膠-凝膠制備MgF₂減反射薄膜，所得薄膜將在光學器件，太陽能電池，幕墻玻璃，未來高清顯示器，投影技術領域等方面具有重要應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種使用溶膠-凝膠法制備MgF₂減反射薄膜的方法，避免了價格昂貴的醇鹽及三氟醋酸的使用，減小了對環境的污染，降低了制備成本。

本發明的技術方案是，一種使用溶膠-凝膠法制備MgF₂減反射薄膜的方法，首先，用一定量的氫氟酸作反應物將氯化鎂溶解于溶劑中形成了性能穩定且成膜性好的MgF₂溶膠；然后用所配制的MgF₂溶膠，結合浸漬提拉法或輥涂法在玻璃等基底上，制得凝膠薄膜；隨后將得到的凝膠薄膜在空氣下干燥，并進行熱處理，即可高透過率的MgF₂薄膜。

具體按照以下步驟實施：

1）含氟溶膠的配制：