[發明專利]一種降低硅片表面冰黏附強度的方法

有效

• 申請號: 202010107340.X
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111181485B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 何志偉;夏麗娜
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H02S40/12
• 分類號: H02S40/12;C09D183/04
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

本發明公開了一種降低硅片表面冰黏附強度的方法，包括如下步驟：步驟S10，在硅材料表面制備微孔,所述微孔，高度為1.1微米；步驟S20，在帶微孔的所述硅材料表面覆蓋PDMS膜，所述PDMS膜黏貼在帶微孔的所述硅材料表面之前，先利用氧等離子體清潔帶微孔的硅材料表面；步驟S30，將所述PDMS膜固化在所述硅材料表面；所述步驟S10，在硅材料表面制備微孔的方法，包括如下步驟：步驟S101，在硅材料表面旋涂光刻膠；步驟S102，曝光需制備微孔區域的所述光刻膠；步驟S103，對曝光區域進行刻蝕。

技術領域

本發明涉及硅材料表面的防冰技術領域，尤其是涉及了一種降低硅片表面冰黏附強度的方法。

背景技術

隨著溫度降低，在時間足夠久的情況下，水結冰是不可避免的。積冰往往給正常的生產生活帶來諸多不便和潛在威脅。材料表面的防冰技術能夠大大降低此類災害。晶體硅材料作為一種主要的光伏材料，占據了絕大部分市場，是太陽能電池的主流材料。然而霜、雪和冰在硅材料表面的累積大大影響了其發電效率，如何方便有效地除去硅材料表面的霜、雪和冰將是一大亟待解決的問題。

目前降低硅材料表現冰雪的累積的方法有超疏水表面和平滑透明的防冰表面。超疏水表面可以短時間排斥水滴在上面的覆蓋，以防止結冰。長時間情況下（例如一個星期或者一個月），低溫的超疏水表面很容易覆蓋冰雪。積冰容易與超疏水表面的微納米結構間形成互鎖效應，該效應容易破壞微納米結構，也不容易除去積冰。平滑透明的防冰表面對發電效率的影響很小，且能很有效的除去積冰和積雪。平滑透明的防冰表面有潤滑型，以哈佛大學的Joanna Aizenberg教授開發的潤滑表面為代表。但是這種潤滑表面也有缺陷，就是表面的潤滑液會隨著反復的結冰和融化逐漸減少。為了不影響透明性，PDMS（polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷）基膜是作為硅材料表面一種較好的防冰膜。普通的PDMS基防冰膜其冰黏附強度較大，在200-300 kPa之間。為了降低冰黏附強度，可以通過改變PDMS預聚物和固化劑的比例（通常為10:1）；或者在冰與硅材料界面誘導產生裂紋，來達到降低冰黏強度的目的。制備裂紋促進PDMS防冰膜，是通過在膜內引入中空結構誘導界面的裂紋，從而大大降低冰黏附強度，該膜能夠有效降低冰黏附強度達50%。但仍有缺陷，即如何保持模內部中空結構的長期穩定性，使該防冰表面在剪切力的作用下能夠長期穩定地被使用。

發明內容

為解決現有技術的不足，實現防止冰雪累積的目的，本發明采用如下的技術方案：

一種降低硅片表面冰黏附強度的方法，包括如下步驟：

步驟S10，在硅材料表面制備微孔；

步驟S20，在帶微孔的所述硅材料表面覆蓋PDMS膜；

步驟S30，將所述PDMS膜固化在所述硅材料表面。

所述微孔，高度在1.1微米以下。高度在1.1微米以下的微孔對裂紋誘導點的產生和冰黏附強度的降低影響較大。

所述微孔，高度為1.1微米。高度不足時會限制裂紋促進PDMS膜降低冰雪的黏附強度，1.1微米能最大限度使裂紋促進PDMS膜降低冰雪的黏附強度。

所述步驟S20，所述PDMS膜黏貼在帶微孔的所述硅材料表面之前，先利用氧等離子體清潔帶微孔的硅材料表面。增加表面活性，利于下一步反應。

所述步驟S30，所述固化是將黏貼有所述PDMS膜的帶微孔的所述硅材料以60℃-100℃進行烘烤1-3小時。

所述步驟S10，在硅材料表面制備微孔的方法，包括如下步驟：

步驟S101，在硅材料表面旋涂光刻膠；

步驟S102，曝光需制備微孔區域的所述光刻膠；

步驟S103，對曝光區域進行刻蝕。