带有保护性结构的抗反射微纳结构表面及其制备方法

1.本发明涉及微纳结构及制造领域，具体涉及一种带有保护性结构的抗反射微纳结构表面及其制备方法。背景技术：2.微纳制造技术的研究从其诞生之初到如今发展日益成熟，其应用领域也得到了很大拓展。如今的微纳结构无论是从加工制造还是表面形貌等方面考察，在很大程度上都能够牢据行业的尖端位置。但在微纳结构发展如此迅猛的形势下，由于微纳结构本身具有的结构小、易损伤以及易污染等特点，随之而来的是对其的保护问题。为增强微纳结构使用效率以及延长其使用寿命，针对微纳结构的保护是目前对于微纳结构发展关注的另一重点。3.除此之外，由于可持续发展的影响，目前太阳能作为一种可清洁和可持续发展的资源因便于采集、对环境无污染、用之不竭等优点受到了人们的广泛应用且日益发展成熟。然而太阳能的光伏发电系统在实际使用中的效率都不理想，光电转换效率一般都达不到20％。更不论其工作场所通常都设置在开阔空旷、无遮挡的室外，更会有落叶灰尘等完全堆积在表面对其使用效率产生进一步影响。因此对于太阳能电池的保护同样受到人们的重视。目前对于太阳能电池的保护只停留在宏观状态，例如国内第202020817659.7专利公开了一种带有电池保护结构的太阳能电池面板，通过挡尘布对光伏板组的遮挡来防止风沙石子对光伏面板造成的损伤，提高太阳能电池的使用寿命。但实际上只是在宏观上对光伏电板表面的透明玻璃进行简单的防护。而对于太阳能电池的发电主体，如电池片等不能从根本上进行保护。比如目前用来固定玻璃基板与发电主体的光学保护膜(eva)，其在与玻璃基板之间封装排气时很容易产生气体，此时会有微小的灰尘风沙或水汽油污进入，如此将严重影响太阳能电池整体光电转换效率。技术实现要素：4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种带有保护性结构的抗反射微纳结构表面及其制备方法，解决了现有技术对微纳结构不能得到保护的问题。5.本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：6.带有保护性结构的抗反射微纳结构表面，该表面包括：基底、网栅结构和微纳结构；所述基底与微纳结构为一体化结构，网栅结构设置在所述基底上；所述网栅结构高于所述微纳结构。7.优选的，所述网栅结构为有序排布或阵列的图形。8.优选的，所述图形为正方形或者六边形。9.优选的，所述基底与微纳结构的材料为硅；所述网栅结构的材料为二氧化硅。10.优选的，所述网栅结构的高度为100nm～1000nm。11.制备带有保护性结构的抗反射微纳结构表面的方法，该方法包括如下步骤：12.步骤一：在硅基表面热生长一层二氧化硅；13.步骤二：在所述二氧化硅表面匀光刻胶；14.步骤三：基于所述网栅结构制备阳掩膜版，利用所述掩膜版对光刻胶进行曝光；15.步骤四：对曝光后的光刻胶显影和后烘，得到带有图案的光刻胶薄膜；16.步骤五：对所述硅基进行等离子刻蚀，得到所述网栅结构；17.步骤六：基于所述微纳结构制备聚苯乙烯微球掩膜版；18.步骤七：对设有聚苯乙烯微球掩膜版的硅基进行等离子刻蚀，得到带有保护性结构的抗反射微纳结构。19.优选的，步骤七所述刻蚀气体采用chf3与sf6，气体流量比为30：10，刻蚀时间可在200s～300s。20.制备带有保护性结构的抗反射微纳结构表面的方法，所述步骤三至步骤五替换成：21.步骤三：基于所述网栅结构制备阴掩膜版，利用所述掩膜版对光刻胶进行曝光；22.步骤四：对曝光后的光刻胶显影和后烘，得到带有图案的光刻胶薄膜；23.步骤五：在所述硅基表面镀金属铬薄膜，使用有机溶液去除硅片表面的光刻胶，得到带有铬掩模的结构；24.步骤六：对带有铬掩膜结构的硅基进行等离子刻蚀，得到所述网栅结构，去除金属铬薄膜。25.优选的，步骤六刻蚀过程中射频功率设定为300w，刻蚀气体采用chf3，气体流量为20sccm，刻蚀时间300s-400s。26.优选的，所述步骤五中，金属铬薄膜的厚度为100nm～200nm。27.本发明的有益效果是：本发明对于各种微纳结构以及太阳能电池的保护，是从微观根本上实现抗损伤、抗污染以及超疏水性的特性。发明中结构的材料可以采用但不限于氧化层，在确保所用的材料具有一定硬度且光学性能适用于整体结构的情况下，结构均可以实现本发明所述的保护特性，且该结构制备流程简单，易于操作。附图说明28.图1本发明带有保护性结构的抗反射微纳结构表面结构示意图。29.图2本发明制备带有保护性结构的抗反射微纳结构表面的方法的第一流程图。30.图3本发明制备带有保护性结构的抗反射微纳结构表面的方法的第二流程图。31.图4本发明带有保护性结构的抗反射微纳结构表面结构与没有保护性结构的抗反射微纳结构表面结构的透过率。32.图中：1、基底，2、网栅结构和3、微纳结构。具体实施方式33.下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。34.如图1所示，带有保护性结构的抗反射微纳结构表面，该表面包括：基底1、网栅结构2和微纳结构3；所述基底1与微纳结构3为一体化结构，网栅结构2设置在所述基底1上；所述网栅结构2高于所述微纳结构3。所述网栅结构2为有序排布或阵列的图形。本实施例中，所述图形为正方形或者六边形。所述基底1与微纳结构3的材料为硅；所述网栅结构2的材料为二氧化硅，或其他折射率匹配且具有一定硬度的材料，比如氮化硅。所述网栅结构2的高度为100nm～1000nm。35.如图2所示，制备带有保护性结构的抗反射微纳结构表面的方法，该方法包括如下步骤：36.步骤一：在硅基底1表面热生长一层二氧化硅，对带有氧化层的硅基底1分别浸入丙酮、乙醇和二次去离子水中超声10min进行清洗，然后使用氮气吹干。37.步骤二：利用匀胶机在带有二氧化硅表面进行匀胶工艺。选用ar-p3740正胶，匀胶过程采用多步旋涂工艺，旋涂速度从1000rpm到4000rpm，以确保光刻胶涂布均匀。之后将带有光刻胶薄膜的硅片在100℃下前烘60s，使光刻胶中的有机溶剂挥发彻底。38.步骤三：基于所述网栅结构2制备阳掩膜版，利用所述掩膜版对光刻胶进行曝光，曝光时间约6s。39.步骤四：对曝光后的光刻胶显影和后烘，得到带有图案的光刻胶薄膜；配置浓度为0.25％的naoh溶液作为显影剂，对曝光后的样品显影5s，并在90℃下后烘60s，使光刻胶的性质更为稳定。40.步骤五：对所述硅基底1进行等离子刻蚀，得到所述网栅结构2。41.步骤六：在带有网栅结构2的硅基底1表面进行亲水处理后，基于所述微纳结构3制备聚苯乙烯微球掩膜版；配置食人鱼溶液(浓硫酸与过氧化氢溶液配比为7：3)，将带有网栅结构2的硅基底1浸入其中12h以上进行亲水处理。42.步骤七：对设有聚苯乙烯微球掩膜版的硅基底1进行等离子刻蚀，得到带有保护性结构的抗反射微纳结构3；首先对ps(聚苯乙烯)微球掩模使用o2进行缩减处理，时间为20-30s所述刻蚀气体采用chf3与sf6，气体流量比为30：10，刻蚀时间可在200s～300s，得到带有保护性结构的抗反射微纳结构表面。43.如图3所示，制备带有保护性结构的抗反射微纳结构表面的第二种方法，该方法包括如下步骤：44.步骤一：在硅基底1表面热生长一层二氧化硅，对带有氧化层的硅基底1分别浸入丙酮、乙醇和二次去离子水中超声10min进行清洗，然后使用氮气吹干。45.步骤二：利用匀胶机在带有二氧化硅表面进行匀胶工艺。选用ar-p3740正胶，匀胶过程采用多步旋涂工艺，旋涂速度从1000rpm到4000rpm，以确保光刻胶涂布均匀。之后将带有光刻胶薄膜的硅片在100℃下前烘60s，使光刻胶中的有机溶剂挥发彻底。46.步骤三：基于所述网栅结构2制备阴掩膜版，利用所述掩膜版对光刻胶进行曝光，曝光时间约6s。47.步骤四：对曝光后的光刻胶显影和后烘，得到带有图案的光刻胶薄膜；配置浓度为0.25％的naoh溶液作为显影剂，对曝光后的样品显影5s，并在90℃下后烘60s，使光刻胶的性质更为稳定。48.步骤五：在所述硅基底1表面镀金属铬薄膜，薄膜的厚度为100nm～200nm，使用有机溶液去除硅基底1表面的光刻胶，得到带有铬掩模的结构。49.步骤六：对带有铬掩膜结构的硅基底1进行等离子刻蚀，得到所述网栅结构2，去除金属铬薄膜；刻蚀过程中射频功率设定为300w，刻蚀气体采用chf3，气体流量为20sccm，刻蚀时间300s-400s，之后用去铬液去除结构表面金属铬；50.步骤七：在带有网栅结构2的硅基底1表面进行亲水处理后，基于所述微纳结构3制备聚苯乙烯微球掩膜版；配置食人鱼溶液(浓硫酸与过氧化氢溶液配比为7：3)，将带有网栅结构2的硅基底1浸入其中12h以上进行亲水处理。51.步骤八：对设有苯乙烯微球掩膜版的硅基底1进行等离子刻蚀，得到带有保护性结构的抗反射微纳结构3；首先对ps(聚苯乙烯)微球掩模使用o2进行缩减处理，时间为20-30s所述刻蚀气体采用chf3与sf6，气体流量比为30：10，刻蚀时间可在200s～300s，得到带有保护性结构的抗反射微纳结构表面。52.为验证本发明所述的微观保护结构对被保护结构整体光学性能影响很小，特用如下具体实例进行证明。53.如图4所示，为某个参数微纳结构的透过率与其加了保护结构后的透过率比较。该保护结构高度为500nm，占空比(即保护结构宽度与保护范围之比)为0.5：25。从图中可以看出，在波段3μm～5μm下，原始的微纳结构3透过率在99％-91％范围内。在加了具有保护功能的网栅结构2后的微纳结构3在同一波长条件下，透过率仍然能够达到98.5％-92％，透过率影响不足1％。由此可以说明，该网栅结构2对被保护微纳结构3整体的光学性能影响不大，且在某些情况下能够提高其光学性能并具有良好的保护能力。