專利名稱：一種減反射抗霧薄膜及其制備方法、專用涂液與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種減反射抗霧薄膜及其制備方法、制備該減反射抗霧薄膜的專用涂 液與應用。
背景技術：
隨著全球工業(yè)化的進程，人類對能源需求在不斷增長。太陽能作為一種取之不盡 的綠色能源，關于利用太陽能的各種研究受到了極大的關注。近幾十年來，能源減少 和環(huán)境污染的雙重壓力，使得太陽能光伏電池產業(yè)得到了迅猛發(fā)展。雖然有很多途徑 利用太陽能產生電，燃料和熱能，但目前沒有一個可以和化石燃料的成本，可靠性和
性能相比擬。光生伏特產生的太陽能電力成本太高，大約是化石產生的電能的3-5倍。 因此，降低生產成本，提高光電轉換效率，獲得性價比高的太陽能電池將極大加速能 源危機和環(huán)境污染兩大世界主要問題的解決。目前產業(yè)化的太陽能光伏電池多用的是 硅材料，而光滑硅表面的光反射作用大大影響了電池對太陽能大吸收，未經任何處理 的光滑硅表面的對太陽光的反射率可高達30%。太陽能電池表面的高反射率大大影響 了太陽能電池的光電轉換效率，從而制約了太陽能電池的產業(yè)化大規(guī)模應用的進程。 目前已經應用了 30年的技術-太陽能聚焦板技術，成功地將光學器件來節(jié)約昂貴的太 陽能電池材料的使用，大大節(jié)約了太陽能電池的成本。但是基于幾何光學的聚光元件 必須在太陽光的直射下才能工作，這就要求這些元件必須追蹤太陽的軌跡以及具有較 高的散熱性能，這大大限制了它的應用。因此，開發(fā)低成本，使用要求低的涂敷在太 陽能電池表面的抗反射薄膜，可在大幅提高硅和敏化染料太陽能電池的光電轉化效率 的同時，大大降低太陽能電池的成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種減反射抗霧薄膜及其制備方法、專用涂液與應用。 本發(fā)明所提供的一種制備減反射抗霧薄膜的涂液，是由0.01-7重量份數的具有式
I結構通式的一種或任意幾種化合物的組合、0-9.8重量份數的醇類、0.01-5重量份數
的堿性物質和0-9.8重量份數的水組成；
Si(R)N(X)4-N 式I
上述式I結構通式中
R為氫基、Cl-C24垸烴基、芳基、氨烴基、環(huán)氧基、Cl-C18的氰烴基、C1-C18 的硫氰烴基或異氰酸酯基烴基、C1-C18的硫烴基或氟化基團中的一種；
4上述芳基為取代或未取代的、包含五元、六元或十元環(huán)系的碳環(huán)或雜環(huán)基團，并 通過一個共價鍵或1-8個碳原子的直鏈或支鏈的烴基與主鏈中心原子連接，優(yōu)選苯甲 基或苯乙基；
上述氨烴基為帶有伯胺或仲胺基團的C1-C18的脂肪基或C1-C18芳香基；
上述氟化基團為全氟化的C1-C18的垸基或C1-C18的芳基，或為從基團的末端開 始的l-8個碳原子上的氫被氟取代的烷基或苯基；
R優(yōu)選C1-C18的垸基、通過1-8碳原子與中心原子相連的苯基、氨烴基、環(huán)氧 基、硫氰烴基、異氰酸酯基烴基、硫烴基或氟化基團。
X為鹵素或C1-C6的烴氧基；優(yōu)選氟、氯或C1-C3烴氧基，X可表示相同或不同 的基團；
N為0， 1或2;
本發(fā)明提供的制備減反射抗霧薄膜的涂液中，在其他成分的重量份數不變的條件
下，醇類的重量份數優(yōu)選為1-9.8;堿性物質可為乙胺、環(huán)丙胺、乙醇胺、正丁胺、苯
胺、二異丙胺、三乙胺、二乙烯三胺、間甲苯胺、對甲苯胺、芐胺、鄰甲苯胺、鄰甲 基苯胺、二苯胺、二乙胺、乙二胺、間苯二胺、氨水、氫氧化鈉或季胺鹽中的一種或
幾種的任意組合；醇類可選用甲醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇、正丁醇、異戊醇、苯甲 醇、異辛醇或仲丁醇等常見的醇。
本發(fā)明提供的上述用于制備減反射抗霧薄膜的涂液中，具有式I結構通式的化合 物是合成單體，醇類是分散相，堿性物質為催化劑，水作為輔助分散相或助催化劑。
本發(fā)明提供的一種制備減反射抗霧薄膜的方法，是將本發(fā)明提供的涂液中的各種 成分混合，在0-10(TC的條件下攪拌至勻后成膜。為使薄膜性能更優(yōu)，更易成膜，也 可將兩種及以上式I結構通式的化合物同時使用。
該方法的攪拌時間為0.1-4h，是在硅和敏化染料太陽能電池的表面或其他透明材 料上進行成膜的，成膜過程中的干燥溫度為20-70(TC?，F(xiàn)有的各種成膜方法，在本發(fā) 明中都適用，如淋涂法、提拉法、旋涂法、噴涂法或蘸涂法等均可。
為使所得薄膜性能更優(yōu)，進一步提高薄膜的自清潔抗霧性質，增強薄膜對太陽光 的吸收，在上述成膜步驟之后，可將薄膜置于濃度為lxlO氣lg/cmS臭氧氣氛中，用強 度為0.1Mw/cm2-lW/cm2的紫外線照射0.01-4h。
利用上述方法得到的減反射抗霧薄膜，也屬于本發(fā)明的保護范圍。該減反射抗霧 薄膜的厚度為10-1000nm。
本發(fā)明提供的減反射抗霧薄膜具有超親水性，水滴能在薄膜表面迅速均勻的鋪 展，水接觸角小于10°，從而使薄膜具有抗霧性；而且，用自來水或雨水沖刷薄膜表
5面時，極易完全清除附著在薄膜表面的灰塵或其它污染物，從而使薄膜還具有易清潔 的性質。因而，本發(fā)明所提供的減反射抗霧薄膜在制備抗霧材料和在制備自清潔材料 中的應用也屬于本發(fā)明的保護范圍。
本發(fā)明提供的減反射抗霧薄膜，可應用建筑玻璃、車輛擋風玻璃及其他一切透明 基材上，使材料具有抗霧及易清潔特性；用于太陽能電池表面則可提高硅和敏化染料 太陽能電池的光電轉換效率，最高可達5%，降低薄膜的反射率到5%以下；該薄膜的 超親水性質使薄膜還具有抗霧及自清潔的功能，從而可提高材料的抗污性能；另外， 采用本發(fā)明提供的減反射抗霧薄膜可使太陽能電池不需要電池板追蹤太陽的軌跡，降 低了硅和敏化染料太陽能電池的制造成本。本發(fā)明提供的減反射抗霧薄膜的制備方 法，工藝簡單、費用低廉，薄膜尺寸可根據需要任意調節(jié)，具有廣闊的市場應用前景。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。 實施例1、制備減反射抗霧薄膜
取三甲氧基甲基硅烷(MeSi(OMe)3) 1.5份，異丙醇5.5份，正丁胺2份，水1 份，將上述混合物在室溫下劇烈攪拌2.5h至混勻。
通過旋涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和玻璃基材涂覆上一層薄膜，薄膜 在50(TC下干燥15min后得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為50nm，反射率減少到3.5%。水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于5。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上幾乎無水 霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，5秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高1% 以上。
實施例2、制備減反射抗霧薄膜
取三苯基甲氧基硅烷(PhSi(OMe)3) 2.5份，異丙醇5份，甲苯胺1.5份，水1份， 將上述混合物在室溫下劇烈攪拌3.5h至混勻。
通過噴涂使其在硅和敏化染料太陽能電池組件表面和聚甲基丙烯酸甲酯板涂覆 上一層薄膜，薄膜在20(TC下干燥5h后得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為164nm，反射率減少到4.5%。水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于4。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形 成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗霧特性 及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高2%以上。
6實施例3、制備減反射抗霧薄膜
取正硅酸甲酯(Si(OMe)4)禾B三苯基甲氧基硅烷(PhSi(OMe)3) 1:1混合物2份， 異辛醇4.5份，二苯胺1份，水2.5份，將上述混合物在室溫下劇烈攪拌4h至混勻。
通過蘸涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和聚苯乙烯表面涂覆上一層薄膜， 薄膜在10(TC下干燥5h后，再在濃度為0.5g/cmS的臭氧氣氛中，用強度為lw/cm2的 紫外線照射該薄膜5min，得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為201nm，反射率減少到5%。水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角為0°，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形成， 且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗霧特性 及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高2%。
實施例4、制備減反射抗霧薄膜
取正硅酸甲酯(Si(OMe)4) l份，無水乙醇7.5份，質量百分比濃度為25%的氨 水1份，水0.5份，將上述混合物在4(TC下劇烈攪拌3h至混勻。
通過蘸涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和聚乙烯表面涂覆上一層薄膜，薄 膜在30(TC下干燥2h后得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為812nm，反射率減少到4%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于6。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上幾乎無水 霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，4秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高0.5% 以上。
實施例5、制備減反射抗霧薄膜
取硫丙基三甲氧基硅垸(HS(CH2)3Si(OMe)3) 3份，異戊醇3.2份，二異丙胺2 份，水1.8份，將上述混合物在l(TC下劇烈攪拌3.5h至混勻。
通過旋涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和聚丙烯酸表面涂覆上一層薄膜， 薄膜在8(TC室溫下干燥lh后，再在濃度為5xl(T2g/cm3的臭氧氣氛中用強度為 0.1Mw/cm2的紫外線照射該薄膜O.lh，得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為19nm，反射率減少到5%，水滴可在制備好的薄膜樣品 上迅速鋪展，水接觸角小于1°。將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形成， 且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，使該薄膜具有優(yōu)異抗霧特性及易清洗特性，涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高2.5%。 實施例6、制備減反射抗霧薄膜
取三乙氧基甲基硅烷(MeCH2Si(OMe)3) 2.5份，無水乙醇1份，乙胺3.5份，水 3份，將上述混合物在4(TC下劇烈攪拌4h至混勻。
通過蘸涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和聚丙烯表面涂覆上一層薄膜，薄 膜在40(TC下干燥lh后得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為10nm，反射率減少到5%，水滴可在制備好的薄膜樣品 上迅速鋪展，水接觸角小于3°，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形成， 且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗霧特性 及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高0.7%。
實施例7、制備減反射抗霧薄膜
取三甲氧基丙胺基硅烷(NH2(CH2)3Si(OMe)3) 3份，叔丁醇3份，環(huán)丙胺2.5份， 水1.5份，將上述混合物在50。C下劇烈攪拌3.5h至混勻。
通過蘸涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和聚氯乙烯表面涂覆上一層薄膜， 薄膜在15(TC下干燥3h后，再在濃度為5xlO—3g/cm3的臭氧氣氛中，用強度為0.8Mw/cm2 的紫外線照射該薄膜30min，得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為500nm，反射率減少到5.5%,水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角為O。，水在該表面上完全鋪展，將薄膜置于裝有8(TC水的燒 杯上，樣品上無水霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說 明該薄膜具有優(yōu)異抗霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光 電轉換效率可提高3%以上。
實施例8、制備減反射抗霧薄膜
取硫癸基三乙氧基硅烷(HS(CH2)10Si(OEt3) 35份，異戊醇1份，鄰甲苯胺2份， 水2份，將上述混合物在6(TC下劇烈攪拌4h至混勻。
通過旋涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和聚酰胺表面涂覆上一層薄膜，薄 膜在IO(TC下干燥5h后得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為645nm，反射率減少到3%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于6。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上幾乎無水 霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，5秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高2% 以上。
實施例9、制備減反射抗霧薄膜
取正硅酸乙酯(Si(OEt)4) 1份，無水乙醇8份，質量百分比濃度為25%的氨水 0.5份，水0.5份，將上述混合物在8(TC下劇烈攪拌1.5h至混勻。
通過蘸涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和聚氨酯表面涂覆上一層薄膜，薄 膜在8(TC下干燥0.5h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為101nm，反射率減少到2%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于7。，將薄膜置于裝有80'C水的燒杯上，樣品上幾乎無水 霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，6秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高0.1% 以上。
實施例10、制備減反射抗霧薄膜
取正丁基三乙氧基硅烷(BuSi(OEt)3) 2份，甲醇5份，苯胺1份，水2份，將 上述混合物在70。C下劇烈攪拌4h至混勻。
通過旋涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和聚砜材料表面涂覆上一層薄膜， 薄膜在8(TC下干燥2h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為67nm，反射率減少到3%，水滴可在制備好的薄膜樣品 上迅速鋪展，水接觸角小于5°，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形成， 且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，4秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗霧特性 及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高0.5%以 上。
實施例ll、制備減反射抗霧薄膜
取胺乙基三乙氧基硅烷(NH2(CH2)2Si(OEt)3) 3份，苯甲醇2.5份，質量百分比 濃度為25%的氨水1.5份，水3份，將上述混合物在9(TC下劇烈攪拌3h至混勻。
通過蘸涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和聚酰亞胺材料表面涂覆上一層 薄膜，薄膜在9(TC下干燥2.5h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為321nm，反射率減少到4%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于4。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高0.7% 以上。
實施例12、制備減反射抗霧薄膜
取三乙氧基乙胺基硅烷(NH2(CH2)2Si(OEt)3)和3-異氰酸酯基丙基三乙氧基硅垸 (NCO(CH2)3Si(OEt)3)3:l的混合物2份，仲丁醇2份，芐胺3份，水3份，將上述混合 物在IO(TC下劇烈攪拌3.5h至混勻。
通過旋涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和ABS樹脂表面涂覆上一層薄膜， 薄膜在20(TC下干燥5h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為120nm，反射率減少到4%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于4。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形 成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 0.8%。
實施例13、制備減反射抗霧薄膜
取三乙氧基乙胺基硅烷(NH2(CH2)2Si(OEt)3 )和氰乙基三乙氧基硅烷 (NCCH2CH2Si(OEt)3)3:l的混合物4份，仲丁醇2份，芐胺1份，水3份，將上述混合 物在IO(TC下劇烈攪拌3.5h至混勻。
通過蘸涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和聚對苯二甲酸乙二醇酯材料表 面涂覆上一層薄膜，將薄膜在20(TC下干燥5h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為921nm，反射率減少到4%。水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于8。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上幾乎無水 霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，6秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 0.8%。
實施例14、制備減反射抗霧薄膜
取氟丙基三甲氧基硅烷(F(CH2)3Si(OMe)3 )與硫丙基三乙氧硅烷 (HS(CH2)3Si(OEt)3)5:3的混合物2.5份，異丙醇1.5份，間甲苯胺4份，水2份，將上 述混合物在9(TC下劇烈攪拌4h至混勻。通過旋涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和氯化聚丙烯材料表面涂覆上一
層薄膜，薄膜在28(TC下干燥6h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為99nm，反射率減少到5%，水滴可在制備好的薄膜樣品 上迅速鋪展，水接觸角小于4。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形成， 且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗霧特性 及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高1.8%。
實施例15、制備減反射抗霧薄膜
取苯甲基三乙氧基硅烷(CH3PhSi(OEt)3) 2份，仲丁醇2.5份，氫氧化鈉3.5份， 水2份，將上述混合物在80。C下劇烈攪拌2.5h至混勻。
通過蘸涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和硅橡膠材料表面涂覆上一層薄 膜，薄膜在8(TC下干燥2h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為400nm，反射率減少到3%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于4。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形 成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高1% 以上。
實施例16、制備減反射抗霧薄膜
取，巰丙基三乙氧基烷(HS(CH2)3Si(OEt)3)2.5份，異丙醇2.5份，乙二胺2份，水 3份，將上述混合物在6(TC下劇烈攪拌3h至混勻。
通過蘸涂使其在硅和敏化染料太陽能電池表面和烴橡膠材料表面涂覆上一層薄 膜，薄膜在6(TC下干燥5h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為852nm，反射率減少到3%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于6。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上幾乎無水 霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，4秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高0.5% 以上。
實施例17、制備減反射抗霧薄膜
取正硅酸甲酯(Si(OMe)4)和Y-巰丙基三乙氧基垸(HS(CH2)3Si(OEt)3)2: 1的混合物 3.5份，仲丁醇1份，鄰甲基苯胺3份，水2.5份，將上述混合物在8(TC下劇烈攪拌4h至混勻。
通過旋涂使其硅和敏化染料太陽能電池和纖維素及其衍生物(如纖維素酯、醚化 合物類)材料上成膜，薄膜在12(TC下干燥2h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為210nm，反射率可減少到5%，水滴可在制備好的薄膜 樣品上迅速鋪展，水接觸角小于4。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧 形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗 霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 0.7%。
實施例18、制備減反射抗霧薄膜
取甲基三甲氧基硅垸(CH3Si(OMe)3)1.5份，無水乙醇3份，質量百分比濃度為25% 的氨水5份，水0.5份，將上述混合物在6(TC下劇烈攪拌lh至混勻。
通過旋涂使其硅和敏化染料太陽能電池及鋁板材上成膜，薄膜在60(TC下干燥 10min得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為350nm，反射率可減少到3%，水滴可在制備好的薄膜 樣品上迅速鋪展，水接觸角小于10。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上幾乎 無水霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，IO秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有 抗霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 0.4%以上。
實施例19、制備減反射抗霧薄膜
取二氯基二乙基硅垸((Et2SiCl2)5份，無水乙醇1份，芐胺2份，水2份，將上 述混合物在9(TC下劇烈攪拌lh至混勻。
通過蘸涂使其硅和敏化染料太陽能電池及陶瓷上上成膜，薄膜在40(TC下干燥 0.5h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為72nm，反射率可減少到5%,水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于3。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形 成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高0.6% 以上。
實施例20、制備減反射抗霧薄膜
12取Y-巰十二垸基三甲氧基垸(HS(CH2;h2Si(OMe)2)4份，異戊醇2份，芐胺1.5份， 水2.5份，將上述混合物在IO(TC下劇烈攪拌3h至混勻。
通過蘸涂使其硅和敏化染料太陽能電池及聚碳酸酯材料上成膜，薄膜在20(TC下 干燥2h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為768nm，反射率可減少到4%，水滴可在制備好的薄膜 樣品上迅速鋪展，水接觸角小于5。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧 形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗 霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 1.2%以上。
實施例21、制備減反射抗霧薄膜
取正硅酸乙酯(Si(OEt)4) 3份，無水乙醇3.2份，質量百分比濃度為25%的氨水 0.8份，水3份，將上述混合物在5(TC下劇烈攪拌lh至混勻。
通過旋涂使其硅和敏化染料太陽能電池上成膜，薄膜在50(TC下干燥0.5h得到減 反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為502nm，反射率可減少到3%，水滴可在制備好的薄膜 樣品上迅速鋪展，水接觸角小于6。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上幾乎無 水霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗 霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 0.6%以上。
實施例22、制備減反射抗霧薄膜
取二氯基二乙基硅垸(Et2SiCl2)與正硅酸乙酯(Si(OEt)4) 7:3的混合物1份，苯 甲醇1份，環(huán)丙胺5份，水3份，將上述混合物在10(TC下劇烈攪拌3h至混勻。
通過旋涂使其硅和敏化染料太陽能電池上成膜，薄膜在20(TC下干燥4h得到減反 射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為590nm，反射率可減少到3%，水滴可在制備好的薄膜 樣品上迅速鋪展，水接觸角小于4。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧 形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗 霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 0.5%上。實施例23、制備減反射抗霧薄膜
取2-氨基丁基三甲氧基硅烷(CH3HN(CH2)3Si(OMe)3)與二氯基二乙基硅烷 (Et2SiCl2) l:3的混合物2份，正丁醇3.5份，乙醇胺2.5份，水2份，將上述混合物 在85。C下劇烈攪拌4h至混勻。
通過旋涂使其硅和敏化染料太陽能電池上成膜，薄膜在30(TC下干燥6h得到減反 射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為601nm，反射率可減少到5%，水滴可在制備好的薄膜 樣品上迅速鋪展，水接觸角小于8。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上幾乎無 水霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗 霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 3.5°/。以上。
實施例24、制備減反射抗霧薄膜
取溴丙基三甲氧基硅烷(Br(CH2)3Si(OMe)3) 1.5份，異丙醇2份，質量百分比濃 度為25%的氨水3.5份，水3份，將上述混合物在95"下劇烈攪拌3h至混勻。
通過旋涂使其硅和敏化染料太陽能電池上成膜，薄膜在12(TC下干燥6h得到減反 射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為190nm，反射率可減少到3%，水滴可在制備好的薄膜 樣品上迅速鋪展，水接觸角小于4。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧 形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗 霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 0.7%。
實施例25、制備減反射抗霧薄膜
取三乙氧基苯基硅烷(C6H5Si(OEt)3)2.5份，異丙醇1份，質量百分比濃度為25% 的氨水2.5份，水4份，將上述混合物在6(TC下劇烈攪拌2.5h至混勻。
通過旋涂使其硅和敏化染料太陽能電池上成膜，薄膜在20(TC下干燥5h得到減反 射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為40nm，反射率可減少到3%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于4。，將薄膜置于裝有80'C水的燒杯上，樣品上無水霧形 成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高1%。
14實施例26、制備減反射抗霧薄膜
取全氟化辛基三甲氧基硅垸(CF3(CF2)7Si(OMe)3) 1.5份，仲丁醇3份，三乙胺3 份，水3份，將上述混合物在10(TC下劇烈攪拌3h至混勻。
通過旋涂使其硅和敏化染料太陽能電池上成膜，薄膜在25(TC下千燥6h得到減反 射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為826nm，反射率可減少到4%，水滴可在制備好的薄膜 樣品上迅速鋪展，水接觸角小于1。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧 形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗 霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 1.5%。
實施例27、制備減反射抗霧薄膜
取l-3氟化丙基三氯硅烷(CF3CH2CH2SiCl3) 4份，異丙醇1份，乙醇胺2份， 水3份，將上述混合物在8(TC下劇烈攪拌4h至混勻。
通過提拉法使其硅和敏化染料太陽能電池上成膜，薄膜在25(TC下干燥4.5h得到
減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為350nm，反射率可減少到5%，涂薄膜的硅和敏化染料 太陽能電池的光電轉換效率可提高2%。
實施例28、制備減反射抗霧薄膜
取l-硫己基三甲氧基硅烷(HS(CH2)6Si(OMe)3) 1.5份，仲丁醇3份，三乙胺2.5 份，水3份，將上述混合物在10(TC下劇烈攪拌3.5h至混勻。
通過提拉法使其在透明的聚甲基丙烯酸甲酯基底上成膜，薄膜在15(TC下干燥6h 得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為80nm，反射率可減少到5%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于2。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形 成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高1%。
實施例29、制備減反射抗霧薄膜
取1-溴化乙基三甲氧基硅烷(Br(CH2)2Si(OMe)3) 3份，異戊醇1份，對甲苯胺
152.5份，水3.5份，將上述混合物在90。C下劇烈攪拌3h至混勻。
通過旋涂法使其在透明的聚砜基底上成膜，薄膜在25(TC下干燥6h得到減反射抗 霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為56nm，反射率可減少到5%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于4。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧形 成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高3%。
實施例30、制備減反射抗霧薄膜
取十三垸基-甲基二甲氧基硅烷((CH3(CH2)12SiCH3(OMe)2) 4份，乙醇1.5份， 鄰甲苯胺2.5份，水2份，將上述混合物在100。C下劇烈攪拌4h至混勻。
通過旋涂法使其在透明的玻璃基底上成膜，薄膜在15(TC下干燥5h得到減反射抗 霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為290nm，反射率可減少到5%，水滴可在制備好的薄膜 樣品上迅速鋪展，水接觸角小于4。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上無水霧 形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有優(yōu)異抗 霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 2%。
實施例31、制備減反射抗霧薄膜
取苯甲基三乙氧基硅垸(CH3C6H4Si(OEt)3) 2.5份，甲醇3份，三乙胺2份，水 3.5份，將上述混合物在7(TC下劇烈攪拌4h至混勻。
通過旋涂法使其在透明的聚苯乙烯基底上成膜，薄膜在20(TC下干燥4h得到減反 射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為23nm，反射率可減少到2%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于6。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上幾乎無水 霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 0.8%。
實施例32、制備減反射抗霧薄膜
取環(huán)氧基三甲氧基硅垸3份，異丙醇1份，乙醇胺2.5份，水3.5份，將上述混合物在8(TC下劇烈攪拌3.5h至混勻。
通過旋涂法使其在透明的共聚酯基底上成膜，薄膜在10(TC下干燥5.5h得到減反 射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為89nm，反射率可減少到5%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于8。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上幾乎無水 霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，7秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 1.2%。
實施例33、制備減反射抗霧薄膜
取3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷(NS(CH2)3Si(OEt)3) 3份，苯甲醇1份，苯胺2.5 份，水3.5份，將上述混合物在10(TC下劇烈攪拌4h至混勻。
通過旋涂法使其在透明的聚碳酸酯基底上成膜，薄膜在IOO'C下干燥5h得到減反 射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為790nm，反射率可減少到1%，水滴可在制備好的薄膜 樣品上迅速鋪展，水接觸角小于9。，將薄膜置于裝有80'C水的燒杯上，樣品上有少量 水霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，IO秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗 霧特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高 0.4%。
實施例34、制備減反射抗霧薄膜
取Y-氨丙基三乙氧基硅烷(NH2(CH2)3Si(OEt)3) 3份，叔丁醇1份，正丁胺2.5 份，水3.5份，將上述混合物在6(TC下劇烈攪拌4h至混勻。
通過旋涂法使其在透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯基底上成膜，薄膜在IO(TC下干 燥6h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為508nm，反射率可減少到2%，水滴可在制備好的薄膜 樣品上迅速鋪展，水接觸角小于5。，將薄膜置于裝有80。C水的燒杯上，樣品上無水霧 形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，3秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗霧特 性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高0.5%。
實施例35、制備減反射抗霧薄膜
取全氟化癸基三甲氧基硅烷(CF3(CF2)9Si(OMe)3) 3份，仲丁醇1份，乙胺2.5份，水3.5份，將上述混合物在9(TC下劇烈攪拌3h至混勻。
通過旋涂法使其在透明的丙烯睛/苯乙烯共聚物基底上成膜，薄膜在12(TC下干燥 6h得到減反射抗霧薄膜。
經測定，該薄膜的厚度為56nm，反射率可減少到3%，水滴可在制備好的薄膜樣 品上迅速鋪展，水接觸角小于7。，將薄膜置于裝有8(TC水的燒杯上，樣品上幾乎無水 霧形成，且將落滿灰塵樣品置于水流下沖洗，5秒內沖洗干凈，說明該薄膜具有抗霧 特性及易清洗特性；且涂薄膜的硅和敏化染料太陽能電池的光電轉換效率可提高1%。
權利要求
1、一種制備減反射抗霧薄膜的涂液，是由0.01-7重量份數的具有式I結構通式的一種或任意幾種化合物的組合、0-9.8重量份數的醇類、0.01-5重量份數的堿性物質和0-9.8重量份數的水組成；Si(R)N(X)4-N式I所述式I結構通式中R為氫基、C1-C24烷烴基、芳基、氨烴基、環(huán)氧基、C1-C18的氰烴基、C1-C18的硫氰烴基或異氰酸酯基烴基、C1-C18的硫烴基或氟化基團中的一種；所述芳基為取代或未取代的、包含五元、六元或十元環(huán)系的碳環(huán)或雜環(huán)基團，并通過一個共價鍵或1-8個碳原子的直鏈或支鏈的烴基與硅原子連接；所述氨烴基為帶有伯胺或仲胺基團的C1-C18的脂肪基或C1-C18的芳香基；所述氟化基團為全氟化的C1-C18的烷基或C1-C18的芳基，或為從基團的末端開始的1-8個碳原子上的氫被氟取代的烷基或苯基；X為鹵素或C1-C6的烴氧基；N為0，1或2。
2、 根據權利要求1所述的涂液，其特征在于所述堿性物質為乙胺、環(huán)丙胺、乙醇胺、正丁胺、苯胺、二異丙胺、三乙胺、二乙烯三胺、間甲苯胺、對甲苯胺、芐 胺、鄰甲苯胺、鄰甲基苯胺、二苯胺、二乙胺、乙二胺、間苯二胺、氨水、氫氧化鈉或季胺鹽中的一種或幾種的任意組合；所述醇類為甲醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇、正 丁醇、異戊醇、苯甲醇、異辛醇或仲丁醇。
3、 根據權利要求1或2所述的涂液，其特征在于所述式I結構通式中，所述X為氟、氯或C1-C3烴氧基。所述R為C1-C18的烷基、通過1-8碳原子與硅原子相連的苯基、氨烴基、環(huán)氧 基、硫氰烴基、異氰酸酯基烴基、硫烴基或氟化基團。
4、 根據權利要求3所述的涂液，其特征在于所述通過l-8碳原子與硅原子相連 的苯基為苯甲基或苯乙基。
5、 根據權利要求1或2所述的涂液，其特征在于所述醇類的重量份數為1-9.8。
6、 一種制備減反射抗霧薄膜的方法，是將權利要求l-5任意一項所述涂液中的成 分混合，在0-10(TC的條件下攪拌至勻后成膜。
7、 根據權利要求6所述的方法，其特征在于所述攪拌時間為0.1-4h。
8、 根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于所述成膜過程中，干燥的溫度為20-700°C。
9、 根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于在所述成膜后，將所述減反 射抗霧薄膜于臭氧氣氛中紫外照射0.01-4h;所述臭氧氣氛的濃度為lxl0'4-lg/cm3，所 述紫外照射的強度為0.1Mw/cm2-lW/cm2。
10、 權利要求6-9任意一項所述制備方法得到的減反射抗霧薄膜。
11、 權利要求io所述減反射抗霧薄膜在制備抗霧材料中的應用。
12、 權利要求IO所述減反射抗霧薄膜在制備自清潔材料中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減反射抗霧薄膜及其制備方法、專用涂液與應用。該涂液由0.01-7重量份數的具有式I結構通式的化合物、0-9.8重量份數的醇類、0.01-5重量份數的堿性物質和0-9.8重量份數的水組成。該減反射抗霧薄膜的制備方法是將上述涂液的成分混合，在0-100℃攪拌至勻后成膜。本發(fā)明提供的減反射抗霧薄膜，可應用一切透明的基材賦予該基材以抗霧自清潔特性；用于太陽能電池表面則可提高太陽能電池的光電轉換效率，最高可達5％，降低薄膜的反射率至5％以下；該薄膜具有的抗霧及自清潔的功能，可提高材料的抗污性能；太陽能電池不需要電池板追蹤太陽的軌跡，降低了太陽能電池的制造成本。該方法工藝簡單、費用低廉，薄膜尺寸可根據需要進行調節(jié)，具有廣闊的市場應用前景。
Si(R)_N(X)_4-N 式I
文檔編號C09K3/18GK101481598SQ20081005585
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月10日 優(yōu)先權日2008年1月10日
發(fā)明者盧曉英, 張小莉, 堅 徐, 龍宇華 申請人:中國科學院化學研究所