一文读懂光伏玻璃减反膜
信息来源：粉体网、宁波甬安光科(本文由“ZPVA光伏新材料”整理后发布，转载请注明出处)
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北京国化新材料技术研究院联合长三角太阳能光伏技术创新中心、中关村光伏产业联盟、中国有色金属工业协会硅业分会、中欧光伏双碳领跑倡议组织、硅产业绿色发展联盟等单位拟于2024年6月11-12日在上海举办“2024光伏新材料产业技术交流会暨硅泥绿色循环技术交流会”（点击链接查看会议详情）
本次会议以“向阳而生·光耀新材”为主题，重点围绕光伏材料创新与应用进行深度讨论。本次会议免收注册费。
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光伏玻璃增透膜又称光伏玻璃减反膜，是涂布在光伏组件中盖板玻璃表面的一种具有增透减反效果的防护膜层。它可以有效提高太阳光在光伏盖板玻璃上的透射率，以此来提高太阳能电池发电效率。
该增透膜主要为纳米SiO2颗粒构成的多孔膜层，是硅源经过一系列的溶胶-凝胶化学反应和热处理过程后所形成的光学功能膜层。通过控制二氧化硅颗粒的大小和堆积形态，在玻璃表面获得纳米尺度分布均匀的多孔纳米材料，膜层的反射率降低到1%左右，大大降低了太阳能的反射率，从而提高太阳能透射率，最终将提升太阳组件的转化效率。
在没有发明有效的光伏玻璃减反射涂层前，太阳能光电组件中的盖板玻璃是无涂层的形式组装的。据统计，在2008年至2017年之间全球无涂层的组件装机容量超过300GW，这表明超过1×10⁹ 块光伏组件没有减反射涂层，导致大约12GW的电力未被有效的利用。并且早期镀制的减反射膜耐候性差，出现包括划伤、脱落、内部结构腐蚀坍塌等现象，这些问题也造成了光伏组件发电量的降低，如果可以给老旧电站盖板玻璃上补涂增透膜，将极大提升这些电站的经济效益。然而市面上现有的减反射涂液，由于需要高温祛除模板剂才能体现减反射性能，因此大多只适用于光伏玻璃厂配合钢化炉涂布使用。
太阳能光伏玻璃减反射镀膜液是经特殊配制而成的复合材料，其主要成分主要包括水、膨胀剂和其它添加剂，如氧化锆、氧化铝、氧化铁和抗菌剂等。
No.1
增透膜的原理和实现方法
由电动力学理论完美推演出来的光学薄膜理论告诉我们，只要薄膜的折射率低于玻璃折射率，而且折射率n和厚度d满足关系式nd=λ/4，就能够将波长λ周围波段的反射光消除。
对于自然界的天然材料，即使拥有最低折射率的氟化镁膜材料（n=1.38），用作玻璃基材的增透膜其反射率依然太高，无法满足实际需求。为了降低薄膜的折射率，通常需要在薄膜中引入空腔结构。根据折射率和孔隙率的关系式，孔隙率越大，折射率将越低。如何构建空腔结构？
由实心球堆积而成。按照1970年代发明的Stöber法，在乙醇中生长出来粒径20-30nm氧化硅纳米颗粒，并将之涂覆到玻璃表面，利用纳米颗粒之间的空隙降低薄膜的折射率；
消耗性空腔。将“核-壳”纳米结构中的“核”想办法除去，通常办法就是在高温钢化玻璃时将高分子造孔剂分解掉，留下空腔，降低薄膜折射率；
由空心球堆积而成。先通过界面限域反应或者去除无机盐造孔剂的方法合成空心氧化硅纳米粒子，再将空心粒子嵌入到一个连续的氧化硅薄膜中，降低折射率；
其他结构。比如纳米棒阵列，不具备规模制作的使用性，略去不谈。
图源：Buskens, P., Burghoorn, M., Mourad, M. C. D., Vroon, Z., Antireflective Coatings for Glass and Transparent Polymers. Langmuir, 2016, 32 (27), 6781-6793.
No.2
光伏玻璃减反膜的特点
高透明性
光伏玻璃抗反射镀膜液可以有效降低光伏玻璃表面的反射率，使透光率得到提高，从而增加光伏电池的光吸收能力。因此，它可以显著提高光伏电池的发电效率。
表面平整度高
该镀膜液通过电化学析出和热处理等技术制备而成，因此具有表面平整度高的特点。这种表面平整度高的防反射膜能够使光线更直接地进入光伏电池，提高能量转化效率。
长期耐久性好
光伏玻璃抗反射镀膜液的制备过程中采用了稳定的化学材料，因此其具有很好的长期耐久性。这些防反射膜能够经受住自然环境中的氧化和紫外线腐蚀，从而保证了光伏电池板的长期性能。
低成本
光伏玻璃抗反射镀膜液的制备成本相对较低，与传统的物理气相沉积工艺相比要便宜许多。采用这种镀膜技术，在生产过程中可大大降低材料成本，从而带来更好的经济效益。
No.3
相关企业产品技术盘点
希森美克新材料科技（广东）有限公司
产品：光伏自清洁防尘增透耐磨纳米涂层
技术特点：玻璃表面涂层的主要作用是改善玻璃的光学性能、耐候性和易清洁性。涂层可以增加玻璃表面的光滑度，减少光的反射和散射，提高透光率。同时，通过添加特定的纳米粒子，涂层可以赋予玻璃自清洁、防雾、抗划伤等功能。
常州君合科技股份有限公司
产品：光伏玻璃减反射镀膜液
技术特点：使用带活性基团的中空二氧化硅纳米粒子与有机物进行反应后得到的乳白色液体。镀膜液通过辊涂工艺涂覆在玻璃表面，经中温固化、高温烧结后，有机物完全烧掉，纳米粒子之间会相互紧密结合在一起，并依靠硅纳米粒子的中空结构来产生膜层较低的折射率。具有耐老抗脏污、增透效果好的特点。
运研材料科技（上海）有限公司
产品：光伏玻璃减反射镀膜液
技术特点：独家改性纳米二氧化硅粒子、sol-Gel乳液前驱体制备工艺成熟、自动化连续稳定生产、pH中性溶液体系降低镀膜玻璃生产成本、高透光率2.3%~2.6%、耐候性能优异。
苏州蓝锐纳米科技有限公司
产品：AR镀膜液
技术特点：产品环保无污染，综合性能优越，增透率超过同类水性AR镀膜液10%以上，在终端电池组件上的发电增益及自清洁功能高于同类型产品。该产品使用时对环境要求低、对设备无腐蚀，且工艺简单、稳定，生产过程无需补充溶剂，可有效地降低次品率及生产成本。产品具有高透光率、高硬度，绿色环保，自清洁，高发电增益，薄膜均匀性好的特点。
宁波甬安光科新材料科技有限公司
产品：高增透减反射纳米涂膜液
技术特点：顶层涂液经涂布高温固化后形成微蓝色透明无机纳米层，具有表面闭合的介孔结构，单独使用即展现出显著的减反射性能，配合底层涂液可以达到宽谱带减反射效果。具有弱酸性、高透射率、3H高硬度、抗划伤、高附着力、耐候性、环保、良好稳定性的特点。
宸光（常州）新材料科技有限公司
产品：光伏玻璃减反射膜液
技术特点：低酸，高透，工艺稳定，性能可靠，全能型光伏增透材料。
总的来说，镀膜液技术为光伏组件的制造和运营带来了革命性的变化。它不仅降低了制造成本，提高了发电效率，还延长了光伏组件的寿命，减少了维护成本。随着技术的不断创新和进步，我们有理由相信，光伏发电将在更广阔的领域展现出更大的潜力和活力！
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