[發(fā)明專利]用于反射陽光的前表面鏡及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080066007.3
• 申請(qǐng)日: 2010-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN102812385A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.巴凱;Y.戴曼特;A.格特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子聚集太陽能有限公司
• 主分類號(hào): G02B1/10
• 分類號(hào): G02B1/10;G02B5/08;F24J2/10;C03C17/36
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周鐵;林森

背景技術(shù)

1.發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于反射陽光的前表面鏡(front?surface?mirror,?FSM)及其制備方法。另外還提供了該前表面鏡的應(yīng)用。

2.現(xiàn)有技術(shù)

通常，用于反射陽光的前表面鏡因其在太陽能發(fā)電廠中的應(yīng)用而為人所知。一個(gè)基本的FSM包括位于基材的基材表面上的多層疊層，該多層疊層包括以下層疊序列：含鉻(Cr)的粘合層，含鎳鉻合金(NiCr)的結(jié)合層，含銀(Ag)的反射層，和含硫化鋅(ZnS)或氧化鋅(ZnO)的鈍化層。對(duì)于在太陽能發(fā)電廠中的應(yīng)用來說，前表面鏡的抗刮性（scratch?resistance）是該鏡的一個(gè)重要特征。

對(duì)于抗刮性，通過電子束槍(E.B.槍)方法沉積的位于該基本的FSM上的含氧化鋁(Al₂O₃₎罩面層顯示了很好的效果。但為了避免該前表面鏡的很高熱負(fù)荷，該方法的沉積速率受到限制。這使得很難多產(chǎn)且盈利地制造具有這樣罩面層的前表面鏡。另一方面，提高沉積速率將導(dǎo)致前表面鏡的反射率低且耐久性差。這種前表面鏡不適合用于太陽能發(fā)電廠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供對(duì)陽光具有高反射率的前表面鏡。此外，該前表面鏡還應(yīng)當(dāng)能夠耐不同的環(huán)境條件。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供制造該前表面鏡的方法。此方法應(yīng)當(dāng)可以在大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備上實(shí)施。

本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提供該前表面鏡的用途。

這些目的可通過權(quán)利要求中指定的發(fā)明來實(shí)現(xiàn)。

公開了用于反射陽光的前表面鏡，其中該鏡包括在基材的基材表面上的多層疊層，該多層疊層包括以下層疊序列：設(shè)置在基材的基材表面上的至少一個(gè)粘合層；至少一個(gè)中間結(jié)合層；至少一個(gè)反射層，其含有用于反射陽光的至少一種反射材料；至少一個(gè)鈍化層，其使得該反射材料對(duì)至少一種戶外環(huán)境條件呈惰性；和至少一個(gè)抗刮保護(hù)層。結(jié)合以該抗刮層的該鈍化層用于該多層疊層的環(huán)境防護(hù)。

這些層是彼此直接堆疊的。該疊層中的相鄰層至少部分彼此覆蓋。特別是，上面的層完全覆蓋下鄰的層。

對(duì)至少一種戶外環(huán)境條件呈惰性是指當(dāng)該前表面鏡暴露于該戶外環(huán)境條件時(shí)，不發(fā)生或幾乎不發(fā)生該反射層的反射材料的降解過程。例如，反射材料為銀，而戶外環(huán)境條件為氧分壓。降低了出現(xiàn)降解過程(銀的氧化)的幾率。

除了該前表面鏡，還記述了制造該前表面鏡的方法。該方法包括以下步驟：a)提供具有基材表面的基材；b)在該基材表面上設(shè)置該粘合層；c)在該粘合層上設(shè)置該中間結(jié)合層；d)在該中間結(jié)合層上設(shè)置該反射層；e)在該反射層上設(shè)置該鈍化層；和f)在該鈍化層上設(shè)置該抗刮保護(hù)層。

最后，還公開了該前表面鏡在用于將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電廠中的應(yīng)用，其中由該前表面鏡來進(jìn)行陽光的聚集。該前表面鏡(例如拋物面形前表面鏡)是該發(fā)電廠的陽光采集裝置的一部分。陽光通過該鏡集中到管，所述管中充滿著換熱流體以吸收該匯集(聚集)的陽光。該換熱流體為熱油或熱液體鹽。

前(第一)表面鏡(也常縮寫為FS鏡)是反射面位于背板（backing）之上的鏡，與反射面位于對(duì)陽光透明的基材之后的傳統(tǒng)的第二表面鏡相反。例如，該透明的基材由玻璃或丙烯酸玻璃構(gòu)成。前表面鏡導(dǎo)致了無重影效應(yīng)（ghosting?effect）的精確反射。

在本發(fā)明的意義上，陽光特別是指陽光的可見光譜(約350-780nm)的電磁輻射和紅外光譜的電磁輻射。尤其是指陽光的近紅外光譜(約780-2.500nm)的輻射。不過，更長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射也是允許的。

一般而言，任何種類的基材都是允許的。基材材料可以為有機(jī)材料如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或無機(jī)材料如玻璃。在這里，通常使用玻璃，例如窗玻璃，或鋼化玻璃。另外允許的基材材料為金屬。例如，金屬為鋁(Al)或不銹鋼。基材的表面可以是平的或彎曲的。另外，該表面可以是經(jīng)過拋光和/或涂漆的。

可以采用納米技術(shù)來沉積該多層疊層中的一或多個(gè)層。但在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，采用了薄膜沉積技術(shù)來設(shè)置該不同的層(步驟b-f)。該薄膜沉積技術(shù)優(yōu)選地選自原子層沉積(ALD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)。特別是該物理氣相沉積為濺射。由此，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中采用了反應(yīng)濺射。所有步驟b)-f)采用相同的薄膜沉積技術(shù)是有利的。但也可以對(duì)于不同的步驟采用不同的薄膜技術(shù)。