專利名稱：光學(xué)組件及光伏器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型一般涉及光學(xué)材料領(lǐng)域，并且具體涉及光學(xué)組件及光伏器件。
背景技術(shù)：
光在傳播時，在不同的介質(zhì)的分界面上通常會有一部分改變傳播方向而返回原來介質(zhì)中，這被稱為光的反射。通常，不同介質(zhì)之間折射率的差異越大，光在該分界面處的反射越強。在光伏器件、顯示器等產(chǎn)品中，如何減少光的反射一直是研究的熱點。本領(lǐng)域技術(shù)人員研究發(fā)現(xiàn)，對于光從空氣投射至基底的情形，可以在基底上形成一層抗反射膜，在所述抗反射膜的折射率為空氣折射率與基底折射率乘積的平方根時(即滿足折射率匹配的條件)，且所述抗反射膜厚度為波長厚度的四分之一時(即滿足厚度匹配的條件)，所述抗反射膜對該波長光能起到良好的減少反射作用。常用的抗反射膜包括，例如，蛾眼結(jié)構(gòu)抗反射膜、多孔氧化硅膜、高折射率和低折射率材料交替的多層抗反射膜等。然而，這些抗反射膜通常不具備抗沾污等性能，為了使光伏器件、顯示器等產(chǎn)品表面具有抗沾污等性能，需要在抗反射膜上額外施加一層涂層，例如低表面能涂層。由此帶來的一個潛在的問題是，該涂層可能會降低抗反射效果。

實用新型內(nèi)容針對背景技術(shù)中提到的問題，獲得一種具備抗沾污性能的抗反射膜將是有利的。此外，在已有的抗反射膜上增加一層大體上不會引起抗反射效果劣化的抗沾污層也將是有利的。根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種光學(xué)組件，包括:基底；以及第一抗反射層，包括顆粒陣列以及填充介質(zhì)，其中，所述填充介質(zhì)至少部分地填充所述顆粒陣列的多個顆粒之間的空隙。本實用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這樣結(jié)構(gòu)的第一抗反射層同時具備抗反射和抗沾污性倉泛。在一個實施例中，所述光學(xué)組件還包括第二抗反射層，位于所述基底與所述第一抗反射層之間。所述第二抗反射層可以是，例如，形成于所述基底上的多孔氧化硅膜層、氟化鎂膜層、介孔二氧化硅顆粒層、或者蛾眼結(jié)構(gòu)膜層。本實用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該第一抗反射層能夠抗沾污，并且大體上不會引起該第二抗反射層的抗反射效果劣化。在又一個實施例中，所述填充介質(zhì)填充所述多個顆粒之間的空隙的至少90%。所述多個顆粒與所述填充介質(zhì)可以是一體的。本實用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該第一抗反射層能夠較好地防止水或者其他雜質(zhì)進入其中。在又一個實施例中，所述填充介質(zhì)是多孔二氧化硅。[0013]在又一個實施例中，根據(jù)本實用新型的光學(xué)組件還包括透明致密層，該透明致密層位于基底上，且緊鄰基底，該透明致密層的材料是二氧化硅。該透明致密層可以起到阻擋基底中的堿金屬/堿土金屬離子向外擴散的作用。根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供一種光伏器件，包括:根據(jù)本實用新型的光學(xué)組件，所述光學(xué)組件的基底是透明的；以及太陽能電池，位于所述基底的未設(shè)置所述第一抗反射層的一側(cè)。上文已經(jīng)概括而非寬泛地給出了本公開內(nèi)容的特征。本公開內(nèi)容的附加特征將在此后描述，其形成了本實用新型權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以容易地使用所公開的構(gòu)思和具體實施方式
，作為修改和設(shè)計其他結(jié)構(gòu)或者過程的基礎(chǔ)，以便執(zhí)行與本實用新型相同的目的。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當理解，這些等同結(jié)構(gòu)沒有脫離所附權(quán)利要求書中記載的本實用新型的主旨和范圍。

為了更完整地理解本公開以及其優(yōu)點，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下描述，其中:圖1示出了根據(jù)本實用新型的光學(xué)組件的一個實施例100 ；圖2示出了根據(jù)本實用新型的光學(xué)組件的又一個實施例200 ；圖3示出了根據(jù)本實用新型的光學(xué)組件的又一個實施例300 ；圖4示出了根據(jù)本實用新型的光學(xué)組件的又一個實施例400 ；圖5示出了根據(jù)本實用新型的光學(xué)組件的又一個實施例500 ；圖6示出了根據(jù)本實用新型的方法的一個實施例；圖7示出了根據(jù)本實用新型的方法的又一個實施例；圖8示出了圖7的方法的步驟S300的一個實施例；圖9示出了圖6或圖7的方法的步驟S200的一個實施例；圖10示出了圖6或圖7的方法的步驟S200的又一個實施例；圖11示出了一個示例性光學(xué)組件100的透射光譜；以及圖12示出了一個示例性光學(xué)組件200的透射光譜，除非指明，否則不同附圖中的相應(yīng)標記和符號一般表示相應(yīng)的部分。繪制附圖是為了清晰地示出本公開內(nèi)容的實施方式的有關(guān)方面，而未必是按照比例繪制的。為了更為清晰地示出某些實施方式，在附圖標記之后可能跟隨有字母，其指示相同結(jié)構(gòu)、材料或者過程步驟的變形。
具體實施方式
下面詳細討論實施例的實施和使用。然而，應(yīng)當理解，所討論的具體實施例僅僅示范性地說明實施和使用本實用新型的特定方式，而非限制本實用新型的范圍。在下文中，為示范目的，產(chǎn)品實施例參照方法實施例描述。然而，應(yīng)該理解本實用新型中產(chǎn)品和方法的實現(xiàn)互相獨立。也就是說，所公開的產(chǎn)品實施例可以依照其他方法制備，所公開的方法實施例不僅限于實現(xiàn)產(chǎn)品實施例。圖6示出了根據(jù)本實用新型的方法的一個實施例。首先，在步驟SlOO中，提供基底。該基底可以是任何適合的材料，包括但不限于:玻璃、金屬、聚合物或半導(dǎo)體。該基底還可以具有任何適合的形狀，例如平面、曲面等。然后，在步驟S200中，形成第一抗反射層，該第一抗反射層包括顆粒陣列以及填充介質(zhì)，其中，該填充介質(zhì)至少部分地填充該顆粒陣列的多個顆粒之間的空隙。按照圖6的方法能夠得到圖1所示的光學(xué)組件100。如圖1所不,光學(xué)組件100包括基底120,位于基底上的第一抗反射層140。該第一抗反射層140包括由多個顆粒142構(gòu)成的顆粒陣列、以及部分地填充該多個顆粒142之間的空隙的填充介質(zhì)144。本實施例中，所述第一抗反射層140與所述基底120直接接觸。更具體地，在該例子中，填充介質(zhì)144由納米粒子構(gòu)成，其直徑明顯小于顆粒142的直徑，因此，在該例子中，第一抗反射層140具有“異構(gòu)”粒子結(jié)構(gòu)。本實用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這種具有“異構(gòu)”粒子結(jié)構(gòu)的第一抗反射層140同時具備抗沾污性能。由此帶來的一個好處是:不需要在抗反射層上涂覆抗沾污層的額外步驟。此外，避免沾污層可能引起的抗反射效果劣化。上述現(xiàn)象的一個可能的解釋是，該“異構(gòu)”粒子結(jié)構(gòu)中的較大的顆粒142排列構(gòu)成的顆粒陣列提供了適當?shù)拇植诙?、使得該結(jié)構(gòu)能夠抗沾污，而較小的納米粒子144防止該“異構(gòu)”粒子結(jié)構(gòu)到基底的折射率突變、使得該結(jié)構(gòu)能夠抗反射。具體地，從納米粒子144的填充高度到鄰近基底120的界面處，該第一抗反射層140的折射率是漸變的；反之，如果沒有納米粒子144，在顆粒142的底部與基底120交界處的折射率是突變的。需要說明的是，本公開中使用的術(shù)語“顆粒陣列”主要是指由多個顆粒142排列成的單層陣列，但是對于陣列中局部出現(xiàn)多層的情況(例如，由于實驗條件造成的局部出現(xiàn)雙層)也在本公開所述的“顆粒陣列”范圍內(nèi)。需要說明的是，該多個顆粒142的排列可以是有序的，也可以是無序的。該多個顆粒142的材料可以是，包括但不限于，二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁或者氧化鋯。該多個顆粒142的形狀可以是球體、正十二面體、三十面體、不規(guī)則多面體或其他任何適合的形狀。顆粒142尺寸的選擇類似于傳統(tǒng)的單層抗反射膜(例如，氟化鎂薄膜、多孔氧化硅薄膜等)膜厚的選擇，在多個顆粒142是緊密排列的球體且由粒子144填充空隙的情況下，顆粒142的直徑可以是大約為單層抗反射膜的厚度，在多個顆粒142是緊密排列的球體且空隙填充度大于90%的情況下，顆粒142的半徑可以是大約為單層抗反射膜的厚度。根據(jù)本實用新型的“異構(gòu)”粒子結(jié)構(gòu)的抗反射層在具備抗反射效果的同時也具備抗沾污效果。顆粒142的粒徑通常在80nm-250nm范圍內(nèi)。具體地,所述多個納米粒子144可以是直徑為7nm至12nm的二氧化硅球體,所述多個顆粒142可以是直徑為80nm至250nm的二氧化硅球體。因此，本實用新型的貢獻之一在于提供了這種“異構(gòu)”粒子結(jié)構(gòu)的第一抗反射層140，該結(jié)構(gòu)在具備抗反射效果的同時具備抗沾污效果。還需要說明的是，本公開中使用的術(shù)語“多個顆粒之間的空隙”主要是指顆粒之間的、不超過顆粒高度的80%、或者不超過顆粒高度的70%、或者不超過顆粒高度的60%、或者不超過顆粒高度的50%的部分。如果納米粒子144填充超過多個顆粒142之間的空隙的范圍，通常引起抗反射效果劣化。如圖1所示，納米粒子144的填充高度約為顆粒142高度的50%，本實用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該情況下獲得的抗沾污、抗反射效果較好。以下結(jié)合圖9描述圖6的步驟S200的一個實施例。首先，在步驟S210中，提供直徑為80nm至250nm的二氧化硅球體的第一懸浮液。例如，可以使用直徑IOOnm的二氧化硅球體分散于乙醇中，獲得1%質(zhì)量比的懸浮液。然后，在步驟S220中，施加該第一懸浮液并干燥?？梢允褂眯?、浸涂、噴涂、或其他適合的方式將該第一懸浮液施加在基底120上。然后，在步驟S230中，提供直徑為7nm至12nm的二氧化硅球體的第二懸浮液。例如，可以使用直徑10_12nm的二氧化娃球體分散于乙醇中，獲得0.5%質(zhì)量比的懸浮液。然后，在步驟S240中，施加該第二懸浮液并干燥?？梢允褂眯?、浸涂、噴涂、或其他適合的方式施加該第二懸浮液。此外，步驟S200還可以包括其他工藝，例如，為提高第一抗反射層140的機械強度，可以在施加第二懸浮液之后，在480°C退火2小時。需要說明的是，圖9的實施例僅為示例性的、而非限制性的。步驟S200可以通過其他任何適合的方式實現(xiàn)。例如，在施加第一懸浮液并干燥后，可以通過化學(xué)氣相沉積的方式制備填充介質(zhì)，還可以通過浸潰并燒結(jié)的方式制備填充介質(zhì)。以下描述光學(xué)組件100的一個例子。根據(jù)圖9的方法，采用玻璃基底、使用直徑IOOnm的二氧化硅球體作為顆粒142，使用直徑為IOnm至12nm的二氧化硅球體作為粒子144、填充至顆粒142高度的50%，得到的光學(xué)組件100的透射光譜分別如圖11的實線C910、虛線C920所示，其中實線C910是光學(xué)組件100剛制備完成的透射光譜，虛線C920是光學(xué)組件100以45度角放置在屋頂2天之后的透射光譜。作為對比例，裸片玻璃的透射光譜以及以45度角放置在屋頂2天之后的透射光譜分別如圖11的曲線C930、C940所示。其中圖11的Y軸表示光透射率(單位為％)，X軸表示波長(單位為nm)。從圖11可以看出，具有第一抗反射層140的光學(xué)組件100的光透射率相比裸片玻璃的光透射率有較大提高，并且在屋頂放置2天后，光學(xué)組件100的光透射率基本沒有變化，而裸片玻璃的光透射率從最大值91.8%降低為最大值91.3%。說明第一抗反射層140同時具備抗沾污性能。圖7示出了根據(jù)本實用新型的方法的又一個實施例。與圖6的實施例相比，圖7的實施例在步驟SlOO和步驟S200之間還包括步驟S300。在步驟S300中，形成第二抗反射層，該第二抗反射層可以是已有的、或本申請日之后開發(fā)出的抗反射層，包括但不限于:多孔氧化硅膜層、氧化鎂膜層、介孔二氧化硅顆粒層、或者蛾眼結(jié)構(gòu)膜層。按照圖7的方法能夠得到圖2所示的光學(xué)組件200。如圖2所示，與光學(xué)組件100相比，光學(xué)組件200還包括位于基底120和第一抗反射層140之間的第二抗反射層160。本實用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將這種具有“異構(gòu)”粒子結(jié)構(gòu)的第一抗反射層140制備于其他抗反射層160上不僅提供抗沾污性能，而且至少大體上不會使得該抗反射層160的抗反射效果劣化。由此克服或減輕了其他抗沾污層引起的抗反射劣化的問題。以下結(jié)合圖8描述圖7的步驟S300的一個實施例。在步驟S310中，提供二氧化硅懸浮液。在一個例子中，使用10_20nm 二氧化硅顆粒分散在水中的懸浮液(25%重量比)，通過乙醇稀釋到0.5%重量比。然后，在步驟S320中，將基底浸入該二氧化硅懸浮液。[0063]然后，在步驟S330中，從該二氧化硅懸浮液中提拉出該基底。在一個例子中，以3mm/S的速度提拉基底。需要說明的是，圖8的實施例僅為示例性的、而非限制性的。步驟S300可以是使用任何適合的方法形成任何適合的第二抗反射層160。例如，使用磁控濺射制備氟化鎂膜層。以下描述光學(xué)組件200的一個例子。采用玻璃基底，采用圖8的方法制備第二抗反射層160，使用10_20nm 二氧化硅顆粒分散在水中的懸浮液(25%重量比)，通過乙醇稀釋到0.5%重量比，將玻璃基底浸于其中，以3mm/S的速度提拉，然后在空氣中干燥，采用圖9的方法制備第一抗反射層140，使用直徑IOOnm的二氧化硅球體作為顆粒142，使用直徑為IOnm至12nm的二氧化硅球體作為粒子144、填充至顆粒142高度的一半。如此獲得的光學(xué)組件200的透射光譜如圖12的曲線CllO所示。作為對比例，曲線C120對應(yīng)裸片玻璃(示意圖見右上縮略圖)，曲線C130對應(yīng)僅有第二抗反射層160而沒有第一抗反射層140的結(jié)構(gòu)(示意圖見左下縮略圖)，曲線C140對應(yīng)有第二抗反射層160、但第一抗反射層140中僅有較大顆粒142而沒有納米粒子144的結(jié)構(gòu)(示意圖見右下縮略圖)。其中圖12的Y軸表示光透射率(單位為％)，X軸表示波長(單位為nm)。從圖12可以看出，與僅有第二抗反射層160而沒有第一抗反射層140的結(jié)構(gòu)(對應(yīng)曲線C130)相比，光學(xué)組件200 (對應(yīng)曲線C110)大體上沒有引起抗反射效果劣化，并且在約400nm-2000nm的波長范圍內(nèi)具有更優(yōu)的抗反射效果。這使得光學(xué)組件200對于工作波長范圍在400nm-2000nm的光電器件更有應(yīng)用上的優(yōu)勢。與第一抗反射層140中僅有較大顆粒142而沒有粒子144的結(jié)構(gòu)(對應(yīng)曲線C140)相比，光學(xué)組件200 (對應(yīng)曲線C110)整體上具有更優(yōu)的抗反射效果。圖10示出了圖6或圖7的方法的步驟S200的又一個實施例。步驟S200還包括步驟S250，退火使得二氧化硅球體呈熔融態(tài)。按照圖10的方法能夠得到圖3所示的光學(xué)組件300。如圖3所示，與光學(xué)組件100、200的第一抗反射層140相比，光學(xué)組件300的第一抗反射層340的填充介質(zhì)344填充顆粒142之間的空隙的至少90%，且填充介質(zhì)344與顆粒142是一體的。類似于第一抗反射層140，第一抗反射層340也同時具備抗反射和抗沾污性能。除了第一抗反射層140能夠?qū)崿F(xiàn)的優(yōu)點，第一抗反射層340還能夠防止水或其它雜質(zhì)進入其中。需要說明的是，填充介質(zhì)344的實現(xiàn)方式不限于圖10示出的方式，填充介質(zhì)344可以采用化學(xué)氣相沉積，物理氣相沉積，浸潰并燒結(jié)等其他任何適合的方式實現(xiàn)。圖4示出了根據(jù)本實用新型的光學(xué)組件的又一個實施例400。在該光學(xué)組件400中，填充介質(zhì)444是多孔二氧化硅、多孔二氧化鈦、多孔氧化鋁或者多孔氧化鋯中的一種或多種。類似于第一抗反射層140,第一抗反射層440也同時具備抗反射和抗沾污性能。需要說明的是，第一抗反射層440可以通過任何適合的方法制備，在一個例子中，將四乙氧基硅烷(TEOS)溶膠與二氧化硅顆粒142混合旋涂于基底120上、并經(jīng)過后續(xù)的熱處理得到填充介質(zhì)444是多孔二氧化硅的第一抗反射層440。圖5示出了根據(jù)本實用新型的光學(xué)組件的又一個實施例500。在該例子中，光學(xué)組件500還包括透明致密層580，位于第一抗反射層440與基底120之間，透明致密層580的材料是二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁或者氧化鋯中的一種或多種，透明致密層580可以起到阻擋基底120中的堿金屬/堿土金屬離子向外擴散的作用。需要說明的是，透明致密層580可以與本實用新型的其他實施例結(jié)合。例如，透明致密層可以位于光學(xué)組件100的第一抗反射層140和基底120之間，可以位于光學(xué)組件200的第二抗反射層160和基底120之間，可以位于光學(xué)組件300的第一抗反射層340和基底120之間。在上文中以顆粒142和納米粒子144是二氧化硅球體為例進行了說明，需要說明的是，顆粒142和納米粒子144還可以是二氧化鈦球體、氧化鋁球體、或者氧化鋯球體。此夕卜，顆粒142和粒子144的材料可以相同或不同，顆粒142可以包括一種或多種材料，粒子144可以包括一種或多種材料。顆粒142和納米粒子144不必須是球體形狀，顆粒142和納米粒子144可以具有任何適合的形狀，例如，十二面體、三十面體或不規(guī)則多面體。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將容易地理解的是，材料和方法可以變化，同時仍然處于本實用新型的范圍之內(nèi)。還應(yīng)理解的是，除了用來示出實施方式的具體上下文之外，本實用新型提供了多種可應(yīng)用的創(chuàng)造性構(gòu)思。因此，所附權(quán)利要求意在將這些過程、機器、制品、組合物、裝置包括在其范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種光學(xué)組件，包括: 基底；以及 第一抗反射層，包括顆粒陣列以及填充介質(zhì)， 其中，所述填充介質(zhì)至少部分地填充所述顆粒陣列的多個顆粒之間的空隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述第一抗反射層與所述基底直接接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述光學(xué)組件還包括第二抗反射層，位于所述基底與所述第一抗反射層之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述第二抗反射層包括形成于所述基底上的多孔氧化硅膜層、氟化鎂膜層、介孔二氧化硅顆粒層、或者蛾眼結(jié)構(gòu)膜層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述多個顆粒是直徑為SOnm至250nm的球體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述填充介質(zhì)是多個納米粒子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述多個顆粒以及所述多個納米粒子是二氧化硅球體、二氧化鈦球體、氧化鋁球體或者氧化鋯球體中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述多個納米粒子是直徑為7nm至12nm的二氧化娃球體,所述多個顆粒是直徑為80nm至250nm的二氧化娃球體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述填充介質(zhì)填充所述多個顆粒之間的空隙的至少90%。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述多個顆粒與所述填充介質(zhì)是一體的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述填充介質(zhì)是多孔二氧化硅、多孔二氧化鈦、多孔氧化鋁或者多孔氧化鋯中的一種或多種。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，其特征在于，還包括透明致密層，所述透明致密層位于所述基底上，緊鄰所述基底，所述透明致密層的材料是二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁或者氧化鋯中的一種或多種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，其特征在于，所述基底的材料是玻璃、金屬、聚合物或半導(dǎo)體。
14.一種光伏器件,包括: 如權(quán)利要求1-13中任一項所述的光學(xué)組件，所述光學(xué)組件的基底是透明的；以及 太陽能電池，位于所述基底的未設(shè)置所述第一抗反射層的一側(cè)。
專利摘要本實用新型涉及光學(xué)組件及光伏器件。所述光學(xué)組件包括基底；以及第一抗反射層，包括顆粒陣列以及填充介質(zhì)，其中，所述填充介質(zhì)至少部分地填充所述顆粒陣列的多個顆粒之間的空隙。
文檔編號G02B1/11GK203164447SQ20122065289
公開日2013年8月28日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者谷鋆鑫, 丁君 申請人:法國圣戈班玻璃公司