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大角度宽波带减反射薄膜的优化设计、制备和表征

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大角度宽波带减反射薄膜的优化设计、制备和表征

作者：唐守利暨南大学

学位级别：硕士

本论文系统研究了渐变折射率大角度宽波带减反射薄膜的优化设计和制备工艺。以特性矩阵计算方法为基础,采用混合遗传算法,完成了以载玻片玻璃为基底的渐变折射率减反射膜系结构的优化设计。利用电子束斜角沉积技术获得了不同沉积角度下... 详细信息

本论文系统研究了渐变折射率大角度宽波带减反射薄膜的优化设计和制备工艺。以特性矩阵计算方法为基础,采用混合遗传算法,完成了以载玻片玻璃为基底的渐变折射率减反射膜系结构的优化设计。利用电子束斜角沉积技术获得了不同沉积角度下单层纳米柱状SiO2薄膜,利用场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能量色散谱(EDS)、光谱型椭圆偏振仪等测试仪器研究了所得薄膜样品的形貌、相结构、成分组成以及折射率色散情况。在此基础上,镀制了四层具有渐变折射率性质的减反射膜,并用紫外-可见-近红外分光光度计研究了其大角度、宽波带减反射效果。结果表明：(1)在玻璃基底上优化设计的具有折射率梯度变化性质的四层减反射膜系结构,理论上在入射角度为0～75°、波长为380nm～780nm的范围内总平均反射率可以达到0.21%。(2)制备的单层SiO2薄膜呈现纳米柱状结构,并随沉积角度的增大,其结构倾斜角随之增大。(3)在改变沉积角度的情况下,获得了折射率可在1.46～1.11之间任意可调的纳米柱状SiO2薄膜。并找到了折射率与沉积角度之间的对应关系,以及在特定沉积角度下实际厚度与晶振监控厚度的对应关系。(4)利用所得折射率的信息,参考优化设计的结构,成功获得了具有大角度、宽波段减反射特性的四层减反射薄膜。

关键词：斜角沉积减反射薄膜优化设计混合遗传算法

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自清洁减反射薄膜的制备及性能研究

自清洁减反射薄膜的制备及性能研究

作者：魏永帅中国科学技术大学

学位级别：硕士

光伏效应是一种最直接利用太阳能的方式,普遍使用太阳能电池板来实现这一转换,但光照射到太阳能电池板上时,会有约8%的太阳光被其上的玻璃盖板反射,这大大降低了太阳能电池的转化效率。另外,对于户外的应用,灰尘、有机污染物的吸附会导... 详细信息

光伏效应是一种最直接利用太阳能的方式,普遍使用太阳能电池板来实现这一转换,但光照射到太阳能电池板上时,会有约8%的太阳光被其上的玻璃盖板反射,这大大降低了太阳能电池的转化效率。另外,对于户外的应用,灰尘、有机污染物的吸附会导致玻璃盖板的透光性大幅下降。因此,设计制备出能够减少光在玻璃表面反射且具有自清洁功能的薄膜十分重要,且具有广泛的应用价值。SiO2是一种常见的低折射率材料,且具有良好的光学特性和稳定的化学性质,因此常被用来制备减反射薄膜。TiO2具有良好的光催化性能,另外TiO2薄膜还具备光致超亲水性,因此被广泛用作自清洁材料。本文将具有低折射率的SiO2和具有自清洁性能的TiO2混合,制备出具有自清洁功能的减反射薄膜。具体研究工作为:（1）通过数值模拟,我们研究了膜层折射率和厚度对透过率的影响,并得到了实验中可以实现的膜层参数。（2）用溶胶凝胶法制备了 SiO2-TiO2混合溶胶,并通过添加造孔剂PEG（聚乙二醇）得到SiO2-TiO2-PEG混合溶胶,研究了 TiO2含量、PEG分子量以及含量等对SiO2-TiO2和SiO2-TiO2-PEG单层减反射薄膜光学和自清洁性能的影响。（3）为了提高透过率,我们用上述的溶胶制备了 SiO2-TiO2/SiO2-TiO2-PEG双层减反射薄膜,结合制备单层减反射薄膜所得的最佳实验条件,制备了减反射和自清洁性能均衡的多功能双层减反射薄膜。其峰值透过率高达99%,在可见光区间的平均透过率为97.5%,并且具有良好的耐磨性,能够长期保持自清洁性能。

关键词：减反射薄膜溶胶凝胶法 SiO2 TiO2 超亲水自清洁

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中空二氧化硅纳米粒子制备减反射薄膜的研究

中空二氧化硅纳米粒子制备减反射薄膜的研究

作者：陈雪莲浙江工业大学

学位级别：硕士

本研究采用中空二氧化硅纳米粒子制备单层、双层和三层减反射薄膜,有效减少了玻璃基质表面的反射率,主要研究内容如下：以正硅酸乙酯(TEOS)为壳层材料,聚丙烯酸(PAA)为成核材料,以传统的Stober水解法为基础制备中空二氧化硅纳米粒子,以... 详细信息

本研究采用中空二氧化硅纳米粒子制备单层、双层和三层减反射薄膜,有效减少了玻璃基质表面的反射率,主要研究内容如下：以正硅酸乙酯(TEOS)为壳层材料,聚丙烯酸(PAA)为成核材料,以传统的Stober水解法为基础制备中空二氧化硅纳米粒子,以氨水作为引发剂,通过改变TEOS和PAA的用量精确调控中空二氧化硅纳米粒子的空腔体积分率和粒径,用透射电镜(TEM)观察中空二氧化硅纳米粒子的核壳结构,用激光粒度仪测量中空二氧化硅纳米粒子的平均粒径。根据单层膜、双层膜、三层膜的膜系设计的理论厚度和折射率选择具有合适粒径和空腔体积分率的中空二氧化硅纳米粒子,采用自组装法制备了单层、双层和三层减反射薄膜。主要研究了自组装次数、中空二氧化硅纳米粒子分散液的pH值以及中空二氧化硅纳米粒子的粒径和空腔体积分率对减反射薄膜透光率的影响。通过酸洗工艺,将自组装次数由10次减少为2次,简化了涂膜的工艺条件。用紫外-可见分光光度计测试单层减反射薄膜在350-800nm波长范围内的透光率;用紫外-可见-近红外分光光度计测试双层减反射薄膜在350-1500nm波长范围内的透光率和三层减反射薄膜在350-2000nm波长范围内的透光率,用扫描电镜(SEM)观察减反射薄膜的表面形貌,用椭偏仪测量减反射薄膜的折射率和厚度。研究结果发现,在最佳工艺条件下制备的单层减反射薄膜在最佳波长(λ=520nm)处可将玻璃的透光率由91.6%提高到98.1%,在400-800nm波长范围内将玻璃的透光率提高了5%以上;双层减反射薄膜在400-1500nm波长范围内将玻璃的透光率提高5%以上;三层减反射薄膜在400-2000nm波长范围内将玻璃的透光率提高5%以上。

关键词：中空二氧化硅纳米粒子自组装法减反射薄膜透光率

低真空射频反应溅射 Ta_2O_5 减反射薄膜及其光伏应用

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太阳能学报 1998年第3期19卷 332-334页

作者：魏晋云刘滔云南师范大学太阳能研究所

在低真空下，用射频反应溅射法在硅片和硅太阳电池上制备理想配比的非晶Ｔａ２Ｏ５减反射薄膜。测定表明，其减反射性能良好。

关键词：射频反应溅射减反射薄膜五氧化二钽

多孔SiO_2减反射薄膜的制备研究及光伏应用

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西南民族大学学报（自然科学版） 2017年第2期43卷 191-197页

作者：胡定琴张静全王文武曾广根武莉莉李卫冯良桓四川大学材料科学与工程学院四川成都610064

采用溶胶凝胶法,使用氨水催化正硅酸乙酯在乙醇溶剂中水解制备SiO_2溶胶,研究反应物浓度、退火温度及匀胶速率对多孔SiO_2减反射薄膜的光学性质的影响.结果表明,SiO_2溶胶颗粒尺寸随着乙醇用量的增加而减小,匀胶速率可以对薄膜厚度进行... 详细信息

采用溶胶凝胶法,使用氨水催化正硅酸乙酯在乙醇溶剂中水解制备SiO_2溶胶,研究反应物浓度、退火温度及匀胶速率对多孔SiO_2减反射薄膜的光学性质的影响.结果表明,SiO_2溶胶颗粒尺寸随着乙醇用量的增加而减小,匀胶速率可以对薄膜厚度进行调整及制备出不同折射率的薄膜.乙醇用量为120 m L和转速为2000 r/min时,制备出的SiO_2薄膜具有最佳减反射性能.不同退火温度下,SiO_2溶胶颗粒尺寸、薄膜的光学性质均无明显改变.采用优化后的工艺制备出的多孔SiO_2减反射薄膜应用于Cd Te薄膜太阳电池上,在400 nm-800 nm波段,量子效率得到提高,积分短路电流密度提高了4.83%,光电转化效率由14.92%提高到15.45%.

关键词： Si O2溶胶减反射薄膜 Cd Te薄膜太阳电池

多孔SiO_2减反射薄膜的低温制备及光伏应用

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西南民族大学学报（自然科学版） 2015年第1期41卷 83-87页

作者：陈攀高文敏张静全王文武曾广根李卫武莉莉冯良桓四川大学材料科学与工程学院四川成都610064

采用溶胶凝胶法,使用氨水催化前驱物正硅酸乙酯(TEOS)水解制备SiO2胶体.通过改变溶液浓度调节胶体粒子大小,旋涂低温制备不同折射率纳米多孔SiO2薄膜.使用激光粒度仪和透射电镜分析胶粒大小及分布,粒子分布均匀且在几十纳米范围;使用椭... 详细信息

采用溶胶凝胶法,使用氨水催化前驱物正硅酸乙酯(TEOS)水解制备SiO2胶体.通过改变溶液浓度调节胶体粒子大小,旋涂低温制备不同折射率纳米多孔SiO2薄膜.使用激光粒度仪和透射电镜分析胶粒大小及分布,粒子分布均匀且在几十纳米范围;使用椭圆偏振仪、紫外/可见分光光度计、扫描电子显微镜表征减反射薄膜的光学性质和表面形貌,发现薄膜表面呈颗粒状且折射率较低,在400nm至800nm波段的透过率平均提高了4%.将溶胶涂在CdS/CdTe太阳电池基底背面,测试结果发现,使用减反射薄膜后电池吸收波段内量子效率(QE)提高,短路电流密度提高了4.45%;光电转换效率由11.50%提高到11.94%.

关键词： SiO2胶体减反射薄膜 CdS/CdTe电池

双层SiO_(2)宽谱带减反射涂层的制备及性能表征

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大学物理实验 2024年第3期37卷 27-32页

作者：赵昊森肖志葳王逸翔贾红宝朱世海辽宁科技大学理学院辽宁鞍山114051

采用无模板溶胶-凝胶法,成功制备在可见光范围内具有高透射率和良好疏水性的宽谱带减反射双层SiO_(2)涂层。采用提拉法在石英基底上沉积SiO_(2)双层涂层,底层和顶层的折射率分别为1.34和1.15。其中,底层由酸催化和碱催化混合SiO_(2)溶... 详细信息

采用无模板溶胶-凝胶法,成功制备在可见光范围内具有高透射率和良好疏水性的宽谱带减反射双层SiO_(2)涂层。采用提拉法在石英基底上沉积SiO_(2)双层涂层,底层和顶层的折射率分别为1.34和1.15。其中,底层由酸催化和碱催化混合SiO_(2)溶胶制备得到,顶层薄膜的溶胶是使用六甲基二硅氮烷(HMDS)作为改性剂,制备得到三甲基硅烷化的SiO_(2)纳米粒子体系。根据优化膜系设计要求,选择合适工艺参数镀制双层涂层,测试结果显示,SiO_(2)双层涂层在可见光区的平均透射率为98.64%,静态水接触角可达134°。

关键词：溶胶-凝胶法酸碱混合SiO_(2)溶胶减反射薄膜表面有机改性

具有陷光结构的半透明有机/铜锌锡硫硒四端串联太阳能电池

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光电子技术 2024年第2期44卷 127-132页

作者：周慧郑巧福州大学物理与信息工程学院福州350108

采用半透明有机太阳能电池和铜锌锡硫硒太阳能电池构成四端串联太阳能器件,并且利用表面具有微型金字塔结构的微米聚二甲基硅氧烷(PS-PDMS)膜的减反射作用来提高太阳能电池的效率。为了研究PS-PDMS的尺寸和放置位置对四端串联太阳能电... 详细信息

采用半透明有机太阳能电池和铜锌锡硫硒太阳能电池构成四端串联太阳能器件,并且利用表面具有微型金字塔结构的微米聚二甲基硅氧烷(PS-PDMS)膜的减反射作用来提高太阳能电池的效率。为了研究PS-PDMS的尺寸和放置位置对四端串联太阳能电池性能的影响。制备了尺寸分别为18μm、14μm和9μm微型金字塔结构的PS-PDMS薄膜,比较了不同尺寸下PS-PDMS薄膜的减反射效果,发现9μm尺寸的PS-PDMS薄膜的减反射效果最好。将9μm尺寸的PS-PDMS薄膜用在四端串联太阳能电池的底电池时,四端串联太阳能电池具有最佳效率。最终获得了效率为11.26%的四端串联太阳能电池。与单结铜锌锡硫硒太阳能电池相比,四端串联太阳能电池的最佳效率提高了27.51%。

关键词：半透明有机太阳能电池铜锌锡硫硒太阳能电池四端串联太阳能电池陷光结构减反射薄膜

离子束辅助沉积(IAD)镀制抗电磁干扰与减反射复合薄膜

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光学技术 2014年第1期40卷 75-78页

作者：杨伟声北方夜视科技集团有限公司昆明650223

在K9玻璃基底上将两种物理性能完全不同的薄膜形成组合膜系层,实现了抗电磁干扰、高透光的效果。技术指标为:在400nm-1100nm宽波段范围平均透光率不低于90%;为达到良好的抗电磁干扰屏蔽效果,抗电磁屏蔽其方块电阻值为4±0.5Ω/口。为满... 详细信息

在K9玻璃基底上将两种物理性能完全不同的薄膜形成组合膜系层,实现了抗电磁干扰、高透光的效果。技术指标为:在400nm-1100nm宽波段范围平均透光率不低于90%;为达到良好的抗电磁干扰屏蔽效果,抗电磁屏蔽其方块电阻值为4±0.5Ω/口。为满足设计技术指标要求,计算设计了抗电磁干扰与减反射复合膜系结构,进行了镀膜工艺实验。实验结果表明,通过采用离子束辅助沉积工艺技术,可改善光学薄膜的微观结构,进而提高了复合薄膜的光学、物理性能和膜层的稳定性。

关键词：离子束辅助沉积(IAD) 抗电磁干扰镀层减反射薄膜复合薄膜