由西班牙能源、環(huán)境與技術(shù)研究中心（CIEMAT）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，成功開(kāi)發(fā)出一種用于太陽(yáng)能電池板的全新減反（AR）涂層技術(shù)。該研究旨在解決光伏組件在長(zhǎng)期戶(hù)外運(yùn)行中光學(xué)增益與機(jī)械穩(wěn)定性難以兼顧的行業(yè)痛點(diǎn)。

“通過(guò)協(xié)同調(diào)節(jié)成孔劑濃度、熱處理工藝以及二氧化硅前驅(qū)體的化學(xué)組成，我們證明可以定制出兼具近乎完美透光率與優(yōu)異機(jī)械環(huán)境穩(wěn)定性的涂層，完全滿(mǎn)足實(shí)際太陽(yáng)能 installations 的需求?！痹撗芯康耐ㄓ嵶髡吆振R·桑斯·文森特（Gema San Vicente）在接受《pv magazine》采訪時(shí)指出，“對(duì)于太陽(yáng)能系統(tǒng)而言，即使微小的光學(xué)增益也只有在涂層能經(jīng)受住多年戶(hù)外暴露考驗(yàn)時(shí)才有意義?！?/p>

突破傳統(tǒng)認(rèn)知：延長(zhǎng)熱處理未必提升耐久性

研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人驚訝的現(xiàn)象：延長(zhǎng)的熱處理時(shí)間并不一定能提高涂層的耐久性。在高孔隙率的涂層中，盡管保持了的光學(xué)性能，但更長(zhǎng)的煅燒時(shí)間顯著降低了機(jī)械強(qiáng)度。這一發(fā)現(xiàn)表明，從材料科學(xué)角度看看似有利的加工條件，當(dāng)孔隙率被推向極端水平時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生意想不到的負(fù)面效應(yīng)。

為了在光學(xué)性能與機(jī)械、環(huán)境耐久性之間取得平衡，科學(xué)家們對(duì)不同的成孔劑濃度、熱處理?xiàng)l件以及硅前驅(qū)體比例進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試。他們制備了不同比例的甲基三乙氧基硅烷（MTES）和正硅酸四乙酯（TEOS）的二氧化硅前驅(qū)體溶液，具體設(shè)置了TEOS:MTES比例為50:50、70:30和90:10三種組合。

在作為催化劑存在的情況下，向溶液中加入乙醇和去離子水形成溶膠-凝膠溶液?；旌衔飻嚢?4小時(shí)以促進(jìn)水解和縮合反應(yīng)。隨后，加入濃度在0至3.3%（體積比）之間的成孔劑Pluronic P-123。

工藝優(yōu)化：70:30比例與2%成孔劑實(shí)現(xiàn)平衡

涂層被沉積在3毫米厚的硼硅酸鹽玻璃基底和拋光硅片上。在測(cè)試不同TEOS:MTES比例時(shí)，Pluronic濃度保持在2.5%（體積比）；而在分析不同Pluronic濃度時(shí)，TEOS:MTES比例則固定在50:50。所有樣品均在500攝氏度下進(jìn)行了15分鐘或1小時(shí)的熱處理，以評(píng)估熱處理對(duì)Zui終涂層性能的影響。

研究團(tuán)隊(duì)指出，添加Pluronic有效降低了折射率，從而通過(guò)增加孔隙率增強(qiáng)了減反特性。同時(shí)，TEOS:MTES的比例在決定涂層的孔隙率和耐久性方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在500攝氏度下燒結(jié)15分鐘的樣品，其耐磨性和結(jié)構(gòu)完整性?xún)?yōu)于燒結(jié)1小時(shí)的樣品。

Zui終，研究團(tuán)隊(duì)確定使用2%（體積比）的Pluronic和70:30的TEOS:MTES比例時(shí)，實(shí)現(xiàn)了的綜合性能。與裸玻璃相比，光學(xué)透光率Zui高提升了5.2%，在600納米波長(zhǎng)處的透光率達(dá)到99.8%。

未來(lái)展望：雙層結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)真實(shí)工況挑戰(zhàn)

“我們后續(xù)的研究將專(zhuān)注于進(jìn)一步改善真實(shí)運(yùn)行條件下光學(xué)性能與耐久性的平衡?！焙振R·桑斯·文森特總結(jié)道，“特別是我們正在研究雙層配置，結(jié)合具有更高耐用性和防污特性的外部表面，以減少對(duì)水分和污垢的敏感性，同時(shí)內(nèi)部采用超高清透明層?！?/p>

這項(xiàng)新減反涂層技術(shù)以《定制高透明多孔二氧化硅涂層以增強(qiáng)太陽(yáng)能蓋板的光學(xué)和機(jī)械性能》為題，發(fā)表在《Materials & Design》期刊上。來(lái)自西班牙CIEMAT、馬德里自治大學(xué)以及斯洛文尼亞國(guó)家化學(xué)研究所的科學(xué)家共同參與了此項(xiàng)研究。