西班牙研发多孔二氧化硅涂层，光伏玻璃透光率提升5.2%

由西班牙能源、环境与技术研究中心（CIEMAT）领导的研究团队，成功开发出一种用于太阳能电池板的全新减反（AR）涂层技术。该研究旨在解决光伏组件在长期户外运行中光学增益与机械稳定性难以兼顾的行业痛点。

“通过协同调节成孔剂浓度、热处理工艺以及二氧化硅前驱体的化学组成，我们证明可以定制出兼具近乎完美透光率与优异机械环境稳定性的涂层，完全满足实际太阳能 installations 的需求。”该研究的通讯作者赫马·桑斯·文森特（Gema San Vicente）在接受《pv magazine》采访时指出，“对于太阳能系统而言，即使微小的光学增益也只有在涂层能经受住多年户外暴露考验时才有意义。”

突破传统认知：延长热处理未必提升耐久性

研究团队在实验中发现了一个令人惊讶的现象：延长的热处理时间并不一定能提高涂层的耐久性。在高孔隙率的涂层中，尽管保持了的光学性能，但更长的煅烧时间显著降低了机械强度。这一发现表明，从材料科学角度看看似有利的加工条件，当孔隙率被推向极端水平时，可能会产生意想不到的负面效应。

为了在光学性能与机械、环境耐久性之间取得平衡，科学家们对不同的成孔剂浓度、热处理条件以及硅前驱体比例进行了系统测试。他们制备了不同比例的甲基三乙氧基硅烷（MTES）和正硅酸四乙酯（TEOS）的二氧化硅前驱体溶液，具体设置了TEOS:MTES比例为50:50、70:30和90:10三种组合。

在作为催化剂存在的情况下，向溶液中加入乙醇和去离子水形成溶胶-凝胶溶液。混合物搅拌24小时以促进水解和缩合反应。随后，加入浓度在0至3.3%（体积比）之间的成孔剂Pluronic P-123。

工艺优化：70:30比例与2%成孔剂实现平衡

涂层被沉积在3毫米厚的硼硅酸盐玻璃基底和抛光硅片上。在测试不同TEOS:MTES比例时，Pluronic浓度保持在2.5%（体积比）；而在分析不同Pluronic浓度时，TEOS:MTES比例则固定在50:50。所有样品均在500摄氏度下进行了15分钟或1小时的热处理，以评估热处理对Zui终涂层性能的影响。

研究团队指出，添加Pluronic有效降低了折射率，从而通过增加孔隙率增强了减反特性。同时，TEOS:MTES的比例在决定涂层的孔隙率和耐久性方面发挥了关键作用。在500摄氏度下烧结15分钟的样品，其耐磨性和结构完整性优于烧结1小时的样品。

Zui终，研究团队确定使用2%（体积比）的Pluronic和70:30的TEOS:MTES比例时，实现了的综合性能。与裸玻璃相比，光学透光率Zui高提升了5.2%，在600纳米波长处的透光率达到99.8%。

未来展望：双层结构应对真实工况挑战

“我们后续的研究将专注于进一步改善真实运行条件下光学性能与耐久性的平衡。”赫马·桑斯·文森特总结道，“特别是我们正在研究双层配置，结合具有更高耐用性和防污特性的外部表面，以减少对水分和污垢的敏感性，同时内部采用超高清透明层。”

这项新减反涂层技术以《定制高透明多孔二氧化硅涂层以增强太阳能盖板的光学和机械性能》为题，发表在《Materials & Design》期刊上。来自西班牙CIEMAT、马德里自治大学以及斯洛文尼亚国家化学研究所的科学家共同参与了此项研究。