棒状纳米二氧化硅水溶胶的制备和镀膜研究.doc

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1、棒状纳米二氧化硅水溶胶的制备和镀膜研究李建生1，刘炳光1，王韬1，董学通2（1.天津职业大学生物与环境工程学院，天津300410；2.天津泰岳玻璃有限公司）摘要：向3%-4%的球状纳米二氧化硅水溶胶中，加入硝酸镧或硝酸铽水溶液作为转晶催化剂，用稀氢氧化钠溶液调节球状二氧化硅水溶胶酸度至pH8.0-8.5，在70-103℃下水热处理1-36h，得到以La(OH)3或Tb(OH)3为晶核的4.5%-5.5%碱性棒状纳米二氧化硅水溶胶；进一步用离子交换树脂处理，并加入水杨酸防霉剂，得到pH1.8-2.5的酸性棒状纳米二氧化硅水溶胶。用提拉法或辊涂法在玻璃表面镀膜，得到

2、的膜层光滑致密平整无开裂，并具有良好的耐久性。棒状纳米二氧化硅水溶胶可作为太阳电池减反射、自清洁或光转换功能涂料的基本组分。关键词：纳米二氧化硅；棒状；二氧化硅水溶胶；制备；镀膜中图分类号：TQ127.2文献标识码：A文章编号：基金项目：天津市科技特派员项目(14JCTPJC00533)StudyonthePreparationandCoatingofElongatedShapedNano-SiO2HydrosolLiJiansheng1，LiuBingguang1，WangTao1,DongXuetong2（1.SchoolofBiologicalandEnv

3、ironmentalEngineering，TianjinVocationalInstitute,Tianjin300410，China;2.TianjinTaiyueGlassCo.，Ltd）Abstract：Lanthanumnitrateorterbiumnitratesolutionasacrystaltransformationcatalystwasaddedinto3%-4%globularnano-SiO2hydrosol.ThepHvalueofthesilicasolwasadjustedtopH8.0-8.5withdilutesodiumh

4、ydroxidesolution.Itwasprocessed1-36hat70-103℃byhydrothermalmethodtogeta4.5%-5.5%alkalineelongatedshapednano-SiO2hydrosolwithLa(OH)3orTb(OH)3ascrystalnucleusofnano-SiO2particles.Itwastreatedwithionexchangeresinandaddedsalicylicacidfungicidetogetacidicelongatedshapednano-SiO2hydrosolwi

5、thpH1.8-2.5.Coatingontheglasssamplebypullingorrollingmethod,acoatedglasswithuniformandcompactfilmwasobtained.Ithasnocrackingandwithgooddurability.Elongatedshapednano-SiO2hydrosolcanusedasbasecompositionofanti-reflectionorself-cleaningorluminescenceconversioncoating.Keywords：nano-SiO2

6、；elongatedshaped；silicasol；preparation；coating在晶体硅太阳电池玻璃盖板表面涂覆一层100-200nm厚度的纳米二氧化硅减反射膜，可增加太阳光谱中可见光透过率2.5%-3.5%；若在纳米二氧化硅减反射膜层中添加自清洁组分，可以减少污染物遮挡10%-30%，稳定太阳电池发电效率；若在纳米二氧化硅减反射膜层中添加光转换组分，可以提高太阳光谱中紫外光或红外光的利用率5%-30%，显著提高太阳电池发电效率。采用涂覆纳米二氧化硅水溶胶的镀膜玻璃是一种简便和经济的提高晶体硅太阳电池发电效率的方法[1，2]。太阳能电池发电效率在应用

7、中逐年降低，归结于太阳电池在露天环境下使用，镀膜玻璃要经受日光曝晒、酸雨冲刷、冷热冲击、沙尘、冰雹、海洋恶劣气候等环境因素的破坏，以及在进行清洗、维修等日常维护时玻璃膜层受到机械磨损。纳米二氧化硅膜的抗湿热老化、抗湿冻老化、抗盐雾老化、抗紫外老化和耐洗刷性能等耐久性能已成为镀膜玻璃的关键性技术指标。太阳电池玻璃镀膜液基本组分是球状纳米二氧化硅水溶胶，通常采用硅酸钠离子交换法、硅粉水解法和正硅酸乙酯水解法制备，在工业应用中普遍存在膜层开裂现象，往往会导致太阳电池镀膜玻璃的耐久性能不达标[3]。镀膜玻璃老化的主要原因是在高温和高湿环境中，玻璃中硅酸钠组分水解析出硅酸

8、凝胶和氢氧化钠[4]，黏