作為具有提高的機(jī)械穩(wěn)定性的反射器的多層結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種作為具有增加的機(jī)械穩(wěn)定性的反射器的多層結(jié)構(gòu),所述多層結(jié)構(gòu)包括基體層A、阻擋層B、金屬反射器層C、任選的層D、等離子體聚合物層E以及包含無(wú)機(jī)成分的覆蓋層,并且所述覆蓋層不含UV吸收劑。
【專(zhuān)利說(shuō)明】作為具有提高的機(jī)械穩(wěn)定性的反射器的多層結(jié)構(gòu)
[0001] 本發(fā)明涉及在CPV(聚光光伏)和CPS(聚光太陽(yáng)能發(fā)電)領(lǐng)域用作反射鏡/反射 器的多層結(jié)構(gòu)。所述多層結(jié)構(gòu)包含基體層、阻擋層、金屬反射層、任選的氧化物層和一個(gè)其 它層,所述其它層可以是等離子體聚合物層或高折射金屬氧化物層。此外,上面描述的結(jié)構(gòu) 通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的覆蓋層體系受到保護(hù)而免受風(fēng)化影響和機(jī)械應(yīng)力。
[0002] 用于CPV和CPS領(lǐng)域中的銀反射鏡是已知的。
[0003] W0 2000007818描述了基于帶有直接施加在其上的銀層的聚合物基體的銀反射 鏡,所述銀進(jìn)而覆蓋有直接施加于其上并堅(jiān)固地與之粘合的聚合物保護(hù)層。UV吸收聚合物 膜施加在此聚合物層上。
[0004] US 6078425描述了含有鋁和銀反射層的多層反射鏡,其中鎳和/或鉻合金或氮化 物的粘合層沉積在所述鋁的表面上。所述銀層受鎳和/鉻合金或氮化物形成的層和一個(gè)或 多個(gè)金屬氧化物層的保護(hù)。
[0005] 根據(jù) Society of Vacuum Coaters (2009),52 版,473-477,基于由金屬層(A1 或 Cu)、銀反射層、氧化鋁透明保護(hù)層或帶有施加于其上的Si02的氮化硅層和氧化鉭層構(gòu)成的 已知體系,替換所述復(fù)雜的保護(hù)層體系以便在短程金屬化裝置內(nèi)進(jìn)行大量生產(chǎn)。據(jù)報(bào)道生 產(chǎn)的層狀結(jié)構(gòu)依然具有足夠的反射性和耐候性。
[0006] 因此,Society of Vacuum Coaters (2009),52 版,473-477 公開(kāi)了具有增加的反 射性和耐候性的特殊的多層結(jié)構(gòu)。其中描述了層狀結(jié)構(gòu),其具有塑料基體、金屬層、施加于 其上的銀反射器和等離子體硅氧烷面漆。然而,描述的所述結(jié)構(gòu)不符合必要的需要。
[0007] 在 Concentrating Photovoltaic Conference 7 (CPV 7),Las Vegas,2011 年 4 月中已知需要提供用于CPV應(yīng)用的耐久性長(zhǎng)的高反射的銀反射鏡。在此情況下提出了通用 形式的各種解決方案。尤其是,提出了具有下面通用結(jié)構(gòu)的體系:基體、金屬、銀反射器、金 屬氧化物、HMDS0。
[0008] 在 SVC/Society of Vacuum Coaters 2009,Optics 021 中,作為制備反射性和耐 腐蝕的金屬多層體系的簡(jiǎn)單方法描述了等離子體涂敷,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。據(jù)描述,使用此方法 目前為止在上面描述的短程涂敷中尚未使用氧化鋁保護(hù)層。
[0009] 然而,上面提及的體系的性能特征不足以用于CPV和CSP領(lǐng)域中的反射器,尤其是 關(guān)于在戶(hù)外使用時(shí)的壽命期間保持高的反射率。特別地,對(duì)于由于風(fēng)化作用增加的腐蝕造 成的對(duì)反射率的不利影響對(duì)于商業(yè)用途來(lái)說(shuō)依然沒(méi)有令人滿(mǎn)意地解決。另外,應(yīng)當(dāng)可以簡(jiǎn) 單且成本有效地大量生產(chǎn)這些多層體系。
[0010] 上面提到的實(shí)施方案的共同特征是該類(lèi)銀反射鏡通常在前面用玻璃板覆蓋以便 保護(hù)下面的反射器結(jié)構(gòu)免受磨損造成的外部影響如風(fēng)化作用或機(jī)械應(yīng)力。根據(jù)使用的玻璃 板的厚度和類(lèi)型,所述反射器的反射率降低,因此該類(lèi)結(jié)構(gòu)損失效力并由此也損失經(jīng)濟(jì)性。 另外,不用玻璃板在所得整個(gè)組件的設(shè)計(jì)上提供了更大的自由。
[0011] 所述反射器和玻璃板形成的復(fù)合材料另外在邊緣進(jìn)行密封,以預(yù)防濕氣滲透并相 應(yīng)地預(yù)防反射層的腐蝕。另外,所述結(jié)構(gòu)的反射率通過(guò)反射器與玻璃板之間的間隙中附著 的水進(jìn)一步降低。需要另外的工作步驟以密封所述結(jié)構(gòu),這額外增加了所述結(jié)構(gòu)的成本。
[0012] 因此,本發(fā)明的目的是提供一種多層體系,其具有在整個(gè)壽命周期內(nèi)恒定不變地 高的反射率,其中所得的反射器不再必須通過(guò)玻璃板進(jìn)行保護(hù)免受外部影響。所述反射層 由此位于載體上且直接朝向太陽(yáng)。這樣入射輻射直接反射而不穿過(guò)所述載體材料。該類(lèi)反 射器裝置稱(chēng)作第一表面反射鏡。
[0013] 另外,所述多層體系具有高的尺寸穩(wěn)定性、低的開(kāi)裂形成和低的表面粗糙度,并由 此滿(mǎn)足DIN EN 62108關(guān)于氣候變化穩(wěn)定性的要求(第10. 6、10. 7和10. 8章)。
[0014] 所述目的通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn),所述多層結(jié)構(gòu)包括基體層A、阻擋 層B、金屬反射層C、任選的層D、等離子體聚合物層E和包含無(wú)機(jī)成分的覆蓋層,并且所述覆 蓋層不含UV吸收劑。
[0015] 因此,本發(fā)明提供了一種多層結(jié)構(gòu),其包含下面的層: 層A :基體層,選自熱塑性塑料、金屬或玻璃; 層B :阻擋層,選自鈦或貴金屬族,其中優(yōu)選貴金屬是金、鈀、鉬、釩和鉭; 層C :金屬反射層,優(yōu)選由銀或銀合金以及鋁組成,其中所述銀合金含有小于10重量% 的金、鉬、鈕和/或鈦; 層D :任選的氧化物層,選自氧化鋁(A10x)、二氧化鈦、Si02、Ta20 5、Zr02、Nb205和HfO ; 層E: a) 等離子體聚合物層(防腐蝕層),其由硅氧烷前體沉積而成,優(yōu)選的實(shí)例是六甲 基二硅氧烷(HMDS0)、八甲基環(huán)四硅氧烷(0MCTS)、八甲基三硅氧烷(0MTS)、四乙基正硅 烷(TE0S)和四甲基二硅氧烷(TMDS0)、十甲基環(huán)五硅氧烷(DMCPS)、六甲基環(huán)三硅氧烷 (HMCTS)、三甲氧基甲基硅烷(TM0MS)和四甲基環(huán)四硅氧烷(TMCTS) ;HMDS0是特別優(yōu)選的; 或者, 在層D由氧化鋁或Si02組成的情況下,層E是 b) 高折射金屬氧化物層,其中所述金屬氧化物可以選自二氧化鈦、Si02、Ta205、Zr0 2、 Nb205和HfO,并且可以任選地施加根據(jù)層E(a)的另一個(gè)層,S卩:等離子體聚合物層; 層F :包含無(wú)機(jī)成分的覆蓋層(下面也稱(chēng)為無(wú)機(jī)覆蓋層),其中此層不含UV吸收劑。
[0016] 層A: 層A選自太熱塑性塑料、金屬或玻璃。
[0017] 用于所述基體層的優(yōu)選的熱塑性塑料是聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、芳族 聚酯如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PET/環(huán)己烷二甲醇共聚物(PETG)、聚萘二甲酸乙二 醇酯(PEN)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、環(huán)狀聚烯烴、聚-或共聚丙烯酸酯和聚-或共聚 甲基丙烯酸酯,例如聚-或共聚甲基丙烯酸甲酯(如PMMA)以及與苯乙烯的共聚物,例如透 明的聚苯乙烯/丙烯腈(PSAN),熱塑性聚氨酯,基于環(huán)狀烯烴的聚合物(例如T0PAS?,購(gòu)自 Ticona的商品),與烯烴共聚物或接枝聚合物的聚碳酸酯共混物,例如苯乙烯/丙烯腈共聚 物。聚碳酸酯、PET或PETG是特別優(yōu)選的。特別地,所述基體層由聚碳酸酯組成。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明,聚碳酸酯是均聚碳酸酯、共聚碳酸酯和聚酯碳酸酯,例如EP-A 1,657, 281中的那些。
[0019] 例如通過(guò)相界面法,任選使用鏈終止劑,例如單酚,和任選地使用三官能或大于三 官能的支化劑,例如三酚或四酚,通過(guò)使二酚與碳酰鹵,優(yōu)選光氣,和/或與芳族二羧酰二 鹵,優(yōu)選苯二羧酰二鹵進(jìn)行反應(yīng)來(lái)制備芳族聚碳酸酯。它們也可以通過(guò)二酚與例如碳酸二 苯基酯的反應(yīng)以熔融聚合法制備。
[0020] 用于制備芳族聚碳酸酯和/或芳族聚酯碳酸酯的二酚優(yōu)選是式(I)的那些 其中
【權(quán)利要求】
1. 多層結(jié)構(gòu),其包含: 層A :基體層,選自熱塑性塑料、金屬或玻璃, 層B :阻擋層,選自鈦或貴金屬族, 層C :金屬反射器層, 層D :任選的氧化物層,選自氧化鋁(AlOx)、二氧化鈦、Si02、Ta205、Zr0 2、Nb205和HfO, 層E: a) 由硅氧烷前體沉積的等離子體聚合物層(防腐蝕層), 或 在其中層D是氧化鋁或Si02的情況下,層E是 b) 高折射金屬氧化物層,其中所述金屬氧化物選自二氧化鈦、Si02、Ta205、Zr0 2、Nb2〇dP Hf〇,或者可以是Si02,并且可以任選地施加根據(jù)層E(a)的另一個(gè)層,即等離子體聚合物層, 層F :包含無(wú)機(jī)成分的覆蓋層,其中此層F不含UV吸收劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu),其中所述熱塑性塑料選自下組中的至少一種:聚碳酸 酯、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、芳族聚酯、環(huán)狀聚烯烴、聚-或共聚丙烯酸酯和聚-或共聚甲 基丙烯酸酯、與苯乙烯的共聚物、熱塑性聚氨酯、基于環(huán)狀烯烴的聚合物和與烯烴共聚物或 接枝聚合物的聚碳酸酯共混物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu),其中層B由鈦組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu),其中層C由銀或銀合金以及鋁組成,其中所述銀合金含 有小于10重量%的量的金、鉬、鈀和/或鈦。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的多層結(jié)構(gòu),其中層C由銀組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu),其中層D由氧化鋁(AlOx)或二氧化鈦組成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu),其中層E是六甲基二硅氧烷。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu),其中各個(gè)層的層厚度如下: 層A的總厚度:在熱塑性塑料的情況下為1 Mm-10 mm,在金屬基體的情況下為300 Mm- 750 Mm,在玻璃的情況下為75〇Mm_ 3 mm, 層 B :40 nm - 250 nm, 層 C :80 nm - 250 nm, 層 D :80 nm - 250 nm, 層 E : 1 nm - 200 nm, 層 F:1 μηι-20 μπι。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu),其中層F是通過(guò)膠體二氧化硅和有機(jī)烷氧基硅烷和/ 或烷氧基硅烷或者通式RSi (OR')3的有機(jī)烷氧基硅烷和/或通式Si (OR')4的烷氧基硅烷 的混合物的含水分散體水解制備的溶膠-凝膠漆,其中在通式RSi (OR')3的一種或多種有 機(jī)烷氧基硅烷中,R表示一價(jià)C1-C6-烷基或者全部或部分氟化的C1-C6-烷基、乙烯基單元 或烯丙基單元、芳基或者C1-C6-烷氧基。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu),其中層B的層厚度為80-130nm。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu),其中層C的層厚度為90nm-160nm,層D的層厚度為 90nm_160nm 和層 E 的層厚度為 20nm-100nm。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu),其中所述熱塑性塑料選自包含聚碳酸酯、芳族聚酯和 聚碳酸酯共混物,其中這些熱塑性塑料可以含有填料。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu)的用途,作為光伏模塊、太陽(yáng)能模塊、用于照明系統(tǒng)中、 作為住宅環(huán)境中和車(chē)輛領(lǐng)域中的反射鏡和作為光導(dǎo)系統(tǒng)中的反射器。
14. 光伏模塊、太陽(yáng)能模塊、照明系統(tǒng)和光導(dǎo)系統(tǒng),其包含根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu)。
15. 反射鏡,其包含根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B32B17/10GK104105594SQ201280070065
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月20日
【發(fā)明者】R.奧澤爾, T.庫(kù)爾曼 申請(qǐng)人:拜耳材料科技股份有限公司