專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能聚光反射鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于用作太陽(yáng)能聚光器以改善太陽(yáng)能電池的效率和操作的波長(zhǎng)選擇 性反射鏡。
背景技術(shù)：
常規(guī)的太陽(yáng)能聚光反射鏡通常用來(lái)將寬帶寬的太陽(yáng)能引導(dǎo)到太陽(yáng)能電池或太陽(yáng) 能熱轉(zhuǎn)換元件上。然而，從太陽(yáng)能聚光反射鏡反射到太陽(yáng)能元件上的某些波長(zhǎng)的電磁輻射 會(huì)對(duì)太陽(yáng)能元件產(chǎn)生不利影響。例如，紅外光譜中的波長(zhǎng)可使某些太陽(yáng)能電池的溫度不期 望地升高。這樣，太陽(yáng)能電池會(huì)損失效率，并隨時(shí)間推移會(huì)因過(guò)度的熱暴露而劣化。長(zhǎng)期暴 露于紫外(UV)光通常也會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能電池的組件過(guò)早劣化。太陽(yáng)能聚光反射鏡構(gòu)造中所采用的材料可能包括受特定帶寬的電磁輻射不利影 響的組合物。這些材料的劣化將造成聚光效率下降并潛在地造成太陽(yáng)能聚光反射鏡完全失 效。長(zhǎng)期暴露于UV光是經(jīng)常導(dǎo)致暴露于日光的材料過(guò)早劣化的一個(gè)示例性條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種適于用作太陽(yáng)能聚光反射鏡以增強(qiáng)太陽(yáng)能收集裝置(例如，太陽(yáng) 能電池)的使用的制品。所述制品是分層組合物的獨(dú)特組合，其(i)解決了太陽(yáng)能聚光裝 置中的劣化問(wèn)題；(ii)在消除或減少可能會(huì)劣化或不利地影響太陽(yáng)能電池功效的非期望 帶寬的電磁能的同時(shí)，將特定帶寬的電磁能提供給太陽(yáng)能電池；以及(iii)提供可易于針 對(duì)最終應(yīng)用成形為多種形狀或構(gòu)造的適形材料片。所述制品包括多層光學(xué)膜和適形UV保護(hù)層。多層光學(xué)膜具有包括多個(gè)交替層的 光學(xué)疊堆，所述交替層具有至少一個(gè)雙折射聚合物層和至少一個(gè)第二聚合物層。將適形UV保護(hù)層施用至多層光學(xué)膜的表面，以產(chǎn)生可用作用于將特定帶寬的光 聚集到太陽(yáng)能電池上的太陽(yáng)能聚光反射鏡的制品。為了本發(fā)明的目的，光旨在表示太陽(yáng)輻 照。所得的制品反射與所選太陽(yáng)能電池的吸收帶寬對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均光的至少 大部分，并透射或吸收所選太陽(yáng)能電池的吸收帶寬外的光的大部分。所述制品是可易于成形為各種形狀或構(gòu)造的適形材料片。例如，所述制品可以熱 成形為槽、拋物面形狀等。在一個(gè)實(shí)施例中，所述制品可以形成在太陽(yáng)能電池周?chē)?，以便?電磁能聚集到太陽(yáng)能電池的不止一個(gè)表面上。本發(fā)明還提供一種太陽(yáng)能收集裝置，其包括(a) 一個(gè)或多個(gè)具有吸收帶寬的太陽(yáng)能電池；和(b)鄰近所述一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池設(shè)置的至少一個(gè)太陽(yáng)能聚光反射鏡，其中 所述至少一個(gè)太陽(yáng)能聚光反射鏡包括(i)具有光學(xué)疊堆的多層光學(xué)膜，所述光學(xué)疊堆具 有多個(gè)交替的層，所述交替的層具有至少一種雙折射聚合物和至少一種第二聚合物；以及施加到所述多層光學(xué)膜的表面上的UV保護(hù)層，其中所述太陽(yáng)能聚光反射鏡將與所述 太陽(yáng)能電池的吸收帶寬對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均光的至少大部分反射到所述太陽(yáng)能電池上，而不會(huì)將所述太陽(yáng)能電池的吸收帶寬外的光的大部分反射到所述太陽(yáng)能電池上。適于與新型太陽(yáng)能聚光反射鏡一起使用和/或用在本文所公開(kāi)的太陽(yáng)能收集裝 置中的太陽(yáng)能電池包括硅基材料和非硅基材料兩者。所述構(gòu)造可包括單結(jié)電池和多結(jié)電 池。在應(yīng)用及使用中，可將所述制品和太陽(yáng)能電池組合置于陣列中并進(jìn)一步整合進(jìn)天體跟 蹤機(jī)構(gòu)中。


圖1是本發(fā)明制品的示意性剖視圖，其具有虛線所示的可任選的耐久表涂層；圖2是太陽(yáng)能電池和本發(fā)明制品的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖3是與太陽(yáng)能電池結(jié)合的本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖；圖4a、圖4b和圖如是多種太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)輻射和吸收譜以及由本發(fā)明的聚光 反射鏡產(chǎn)生的工作窗口的圖示；圖fe是具有本發(fā)明的多個(gè)制品的太陽(yáng)能電池陣列的示意性俯視圖；圖恥是圖fe實(shí)施例的示意性剖視圖，其具有虛線所示的可任選的保護(hù)層；圖5c是示出多個(gè)太陽(yáng)能電池周?chē)臒岢尚沃破返奶娲鷮?shí)施例的圖fe的示意性剖 視圖；圖6是示出多個(gè)太陽(yáng)能聚光反射鏡的陣列的熱成形制品的示意性剖視圖；圖7是用于使安裝在機(jī)架中的線性復(fù)合拋物面聚光器組件移動(dòng)的跟蹤器的實(shí)施 例的示意圖；圖是示出包括本文所公開(kāi)的太陽(yáng)能聚光反射鏡的帶天窗的太陽(yáng)能電池陣列的 實(shí)施例的示意圖，其中該天窗的取向用于增強(qiáng)對(duì)早晨太陽(yáng)光線的捕集；圖8b是示出包括本文所公開(kāi)的太陽(yáng)能聚光反射鏡的帶天窗的太陽(yáng)能電池陣列的 實(shí)施例的示意圖，其中該天窗的取向用于增強(qiáng)對(duì)中午太陽(yáng)光線的捕集；和圖8c是示出包括本文所公開(kāi)的太陽(yáng)能聚光反射鏡的帶天窗的太陽(yáng)能電池陣列的 實(shí)施例的示意圖，其中該天窗的取向用于增強(qiáng)對(duì)傍晚太陽(yáng)光線的捕集。
具體實(shí)施例方式圖1示出了本發(fā)明的制品10。制品10包括多層光學(xué)膜12和適形UV保護(hù)層14， 其在應(yīng)用中用作太陽(yáng)能聚光反射鏡。多層光學(xué)膜具有光學(xué)疊堆，所述光學(xué)疊堆包括多個(gè)交 替的層(未示出)。多層光學(xué)膜12的交替層包括至少一個(gè)雙折射聚合物層和至少一個(gè)第二 聚合物層。適形UV保護(hù)層14被施加到多層光學(xué)膜12的表面，以產(chǎn)生可用作用于將光聚集到 太陽(yáng)能電池(未示出)上的太陽(yáng)能聚光反射鏡的制品10。所得的制品10反射與所選太陽(yáng) 能電池的吸收帶寬對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均光的至少大部分，并且透射或吸收所選太 陽(yáng)能電池的吸收帶寬外的光的大部分。制品10的替代實(shí)施例中還可采用可任選的粘結(jié)層 16和耐久表涂層18。UV保護(hù)層14(并因而制品10)通常是適形材料片。為了本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)“適 形”是指制品10在維度上穩(wěn)定，但具有使得能隨后模制或成形為各種形式的柔韌特性。優(yōu) 選地，該適形膜在UV保護(hù)層14中具有少于10%的成膜劑。根據(jù)本發(fā)明描述，成膜劑可為交聯(lián)劑或其他多功能單體。在最優(yōu)選的實(shí)施例中，制品10可針對(duì)特定的最終應(yīng)用而熱成形為 各種形狀或結(jié)構(gòu)。圖2示出了制品20作為太陽(yáng)能聚光反射鏡的一般應(yīng)用。制品20包括緊鄰太陽(yáng)能 電池26設(shè)置的多層光學(xué)膜22和UV保護(hù)層24。制品20可接收太陽(yáng)30的電磁輻射28。電 磁輻射28 的選擇帶寬32被反射到太陽(yáng)能電池26上。該電磁輻射的非期望帶寬34穿過(guò)制 品20而不被反射到太陽(yáng)能電池26上。圖3是示出了本發(fā)明制品的另一個(gè)一般實(shí)施例，其為拋物面太陽(yáng)能聚光反射鏡40 形式。來(lái)自太陽(yáng)50的電磁輻射42被拋物面太陽(yáng)能聚光反射鏡40接收。優(yōu)選帶寬48被反 射到太陽(yáng)能電池46上，而電磁輻射的非期望帶寬44則穿過(guò)拋物面太陽(yáng)能聚光反射鏡40而 不被反射到太陽(yáng)能電池46上，從而其可能潛在地改變太陽(yáng)能電池的工作效率。制品的形狀 可包括拋物面或其他曲面形狀，例如，正弦曲線形。多層光學(xué)膜具有至少一種雙折射聚合物和一種第二聚合物的交替層的常規(guī)多層光學(xué)膜可用 于制造本發(fā)明的制品。多層光學(xué)膜通常是多個(gè)交替的聚合物層，其被選擇用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁 輻射的特定帶寬的反射。適于制備本公開(kāi)多層光學(xué)膜的至少一個(gè)雙折射層的材料包括聚合物(如，聚酯、 共聚酯和改性的共聚酯)。在本文中，術(shù)語(yǔ)“聚合物”將理解為包括均聚物和共聚物，以及可 通過(guò)例如共擠出法或通過(guò)包括酯交換反應(yīng)在內(nèi)的反應(yīng)而形成可混溶共混物的聚合物或共 聚物。術(shù)語(yǔ)“聚合物”和“共聚物”包括無(wú)規(guī)共聚物和嵌段共聚物兩者。適用于根據(jù)本公開(kāi) 構(gòu)造的一些示例性多層光學(xué)膜中的聚酯通常包括羧酸酯亞單元和二醇亞單元，并且可通過(guò) 羧酸酯單體分子與二醇單體分子的反應(yīng)來(lái)生成。各羧酸酯單體分子具有兩個(gè)或更多個(gè)羧酸 或酯官能團(tuán)，并且各二醇單體分子具有兩個(gè)或更多個(gè)羥基官能團(tuán)。羧酸酯單體分子可以全 部相同，或者可以是兩種或更多種不同類(lèi)型的分子。二醇單體分子也是如此。術(shù)語(yǔ)“聚酯” 還包括衍生自二醇單體分子與羧酸酯的反應(yīng)的聚碳酸酯。用于形成聚酯層的羧酸酯亞單元的適合羧酸酯單體分子包括(例如)2，6-萘二甲 酸及其異構(gòu)體；對(duì)苯二甲酸；間苯二甲酸；鄰苯二甲酸；壬二酸；己二酸；癸二酸；降冰片烯 二甲酸；雙環(huán)辛烷二甲酸；1，4_環(huán)己烷二甲酸及其異構(gòu)體；叔丁基間苯二甲酸、偏苯三酸、 間苯二甲酸磺酸鈉；4，4’ -聯(lián)苯二甲酸及其異構(gòu)體；以及這些酸的低級(jí)烷基酯，例如甲基或 乙基酯。在本文中，術(shù)語(yǔ)“低級(jí)烷基”是指Cl-ClO直鏈或支鏈烷基。用于形成聚酯層的二醇亞單元的適合二醇單體分子包括乙二醇；丙二醇；1，4_ 丁 二醇及其異構(gòu)體；1，6_己二醇；新戊二醇；聚乙二醇二甘醇；三環(huán)癸二醇；1，4-環(huán)己烷二甲 醇及其異構(gòu)體；降莰二醇；二環(huán)辛二醇；三羥甲基丙烷；季戊四醇；1，4_苯二甲醇及其異構(gòu) 體；雙酚A ； 1，8- 二羥基聯(lián)苯及其異構(gòu)體；以及1，3-雙(2-羥基乙氧基)苯。可用作本發(fā)明的多層光學(xué)膜中的雙折射層的一種示例性聚合物是聚萘二甲酸乙 二醇酯(PEN)，其可由例如萘二甲酸與乙二醇的反應(yīng)制得。聚2，6萘二甲酸乙二醇酯(PEN) 很多情況下被選作雙折射聚合物。PEN具有大的正應(yīng)力光學(xué)系數(shù)，在拉伸后可有效地保持 雙折射，并且在可見(jiàn)光范圍內(nèi)很少或沒(méi)有吸收。PEN在各向同性狀態(tài)下還具有大的折射率。 當(dāng)偏振面平行于約1. 64至高達(dá)約1. 9的拉伸方向時(shí)，其對(duì)550nm波長(zhǎng)的偏振入射光的折射 率增加。增加分子取向會(huì)增加PEN的雙折射。分子取向可以通過(guò)將材料拉伸至更大的拉伸比而保持其他 拉伸條件固定來(lái)增加。PEN共聚物(CoPEN)(例如美國(guó)專(zhuān)利No. 6，352，761和 美國(guó)專(zhuān)利No. 6，449，093中所述的那些)尤其可用，因?yàn)槠涞蜏丶庸つ芰κ蛊渑c熱穩(wěn)定性較 弱的第二聚合物共擠相容性更好。適合用作雙折射聚合物的其他半結(jié)晶聚酯包括(例如) 聚2，6萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)及其共聚物，例如美國(guó)專(zhuān)利 No. 6，449，093B2或美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 20060084780中所述的那些?；蛘?，間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯 (sPS)是另一種可用的雙折射聚合物。多層光學(xué)膜的第二聚合物可以由玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與第一雙折射聚合物的玻璃化 轉(zhuǎn)變溫度相容并且折射率類(lèi)似于雙折射聚合物的各向同性折射率的各種聚合物制得。適用 于光學(xué)膜(特別是第二聚合物)的其他聚合物的例子包括由諸如乙烯基萘、苯乙烯、馬來(lái)酸 酐、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯之類(lèi)的單體制得的烯類(lèi)聚合物和共聚物。此類(lèi)聚合物的例子 包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA))以及全同立構(gòu)或 間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯。其他聚合物包括縮聚物，例如聚砜、聚酰胺、聚氨酯、聚酰胺酸和聚酰亞 胺。另外，第二聚合物可由聚酯、聚碳酸酯、含氟聚合物和聚二甲基硅氧烷的均聚物和共聚 物及其共混物形成。其他示例性的合適聚合物(尤其用作第二聚合物)包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) (例如，以商品名CP71和CP80得自Ineos Acrylics公司(Wilmington, DE)的那些)，或聚 甲基丙烯酸乙酯(PEMA)的均聚物，其中PEMA具有比PMMA低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。另外的第 二聚合物包括PMMA共聚物(coPMMA)，例如由75重量％甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體和25重 量％丙烯酸乙酯(EA)單體(以商品名Perspex CP63得自Ineos Acrylics公司)制得的 coPMMA、由MMA共聚單體單元和甲基丙烯酸正丁酯(nBMA)共聚單體單元形成的coPMMA，或 PMMA和聚偏二氟乙烯(PVDF)的共混物。其他合適的聚合物(尤其用作第二聚合物)包括聚烯烴共聚物，例如以商品名 Engage 8200 得自 Dupont Performance Elastomers 的乙烯-辛烯共聚物(ΡΕ-Ρ0)、以商品 名Z9470得自Fina Oil and Chemical公司(Dallas, TX)的丙烯-乙烯共聚物(PPPE)以及 無(wú)規(guī)立構(gòu)聚丙烯(aPP)和全同立構(gòu)聚丙烯(iPP)的共聚物。多層光學(xué)膜還可以(例如)在 第二聚合物層中包括官能化聚烯烴，例如直鏈低密度馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯(LLDPE-g-MA)， 例如以商品名 Bynel 4105 得自 Ε. I. duPont de Nemours& Co.，Inc. (Wilmington,DE)的那 些。適于用作具有至少一種雙折射聚合物的交替層中的第二聚合物的優(yōu)選聚合物混 料包括PMMA、CoPMMA、聚二甲基硅氧烷草酰胺基鏈段共聚物(SPOX)、含氟聚合物(包括諸如 PVDF之類(lèi)的均聚物以及諸如衍生自四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯(THV)的那些之類(lèi)的 共聚物)、PVDF/PMMA的共混物、丙烯酸酯共聚物、苯乙烯、苯乙烯共聚物、硅氧烷共聚物、聚 碳酸酯、聚碳酸酯共聚物、聚碳酸酯共混物、聚碳酸酯和苯乙烯馬來(lái)酸酐的共混物以及環(huán)烯 烴共聚物。用于制備多層光學(xué)膜的聚合物混料的選擇將取決于將被反射到所選太陽(yáng)能電池 上的所需帶寬。雙折射聚合物和第二聚合物之間的折射率差值越大，引起的光學(xué)功率越大， 從而允許更大的反射帶寬?；蛘撸刹捎酶郊訉觼?lái)提供更大的光學(xué)功率。雙折射層和第二聚 合物層的優(yōu)選組合可包括(例如)以下這些PET/THV、PET/SP0X、PEN/THV、PEN/SP0X、PEN/ PMMA、PET/CoPMMA、PEN/CoPMMA、CoPEN/PMMA、CoPEN/SPOX、sPS/SPOX、sPS/THV、CoPEN/THV、PET/含氟彈性體、sPS/含氟彈性體以及CoPEN/含氟彈性體。在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)或更多個(gè)具有不同反射譜帶的多層光學(xué)反射鏡層合在一 起，以加寬反射譜帶。例如，將反射98%的400nm至900nm的光的PEN/PMMA多層反射鏡層 合到反射98%的900nm至1800nm的光的PEN/PMMA多層反射鏡而生成反射400nm至1800nm 的光的寬帶反射鏡。又如，可將反射97%的370nm至750nm的光的PET/CoPMMA多層反射鏡 層合到反射97%的700nm至1350nm的光的多層反射鏡，以生成反射370nm至1350nm的光 的寬帶反射鏡。多層光學(xué)膜根據(jù)常規(guī)的加工技術(shù)來(lái)制備，例如美國(guó)專(zhuān)利No6，783，349中所述的那 些。多層光學(xué)膜還可包括非光學(xué)保護(hù)界面層，例如，美國(guó)專(zhuān)利No 6，783，349中所公開(kāi)的那 些。用于為多層光學(xué)膜提供受控光譜的理想技術(shù)包括1)利用共擠出聚合物層的層厚度值的軸桿加熱器控制，如美國(guó)專(zhuān)利 No. 6 ，783，349 (Neavin等人)中所教導(dǎo)的。2)在生產(chǎn)期間來(lái)自層厚度測(cè)量工具(例如，原子力顯微鏡(AFM)、透射電子顯微 鏡、或掃描電子顯微鏡)的及時(shí)層厚度分布反饋。3)光學(xué)建模以生成所需層厚度分布。4)基于所測(cè)層特征圖與所需層特征圖之間的差值進(jìn)行重復(fù)軸桿調(diào)節(jié)。用于層厚度分布控制的基本方法涉及基于目標(biāo)層厚度分布與所測(cè)層厚度分布之 間的差值對(duì)軸桿區(qū)域設(shè)置功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)給定反饋區(qū)域中的層厚度值所需的軸桿功率 的增加首先會(huì)以該加熱器區(qū)域中生成的每一層所得厚度變化(納米)的熱輸入(瓦特)來(lái) 校準(zhǔn)。可使用24個(gè)軸桿區(qū)域?qū)?75個(gè)層來(lái)實(shí)現(xiàn)精確的光譜控制。校準(zhǔn)后，一旦給定目標(biāo)特 征和所測(cè)特征，就可以計(jì)算必需的功率調(diào)節(jié)。重復(fù)該過(guò)程直至兩個(gè)特征達(dá)成一致。該UV反射器的層厚度分布(層厚度值)可被調(diào)節(jié)為大致線性分布，使得第一(最 薄)光學(xué)層調(diào)節(jié)為對(duì)340nm的光具有約1/4波長(zhǎng)光學(xué)厚度(折射率乘物理厚度)，并向最厚 層發(fā)展，該最后層可調(diào)節(jié)為對(duì)420nm的光具有約1/4波長(zhǎng)厚的光學(xué)厚度。UV保護(hù)層UV保護(hù)層被應(yīng)用到多層光學(xué)膜的表面上，并保護(hù)多層光學(xué)膜不受到會(huì)造成劣化的 UV輻射。太陽(yáng)光(尤其是280nm至400nm的紫外線輻射)可引起塑料的劣化，這進(jìn)而引起 顏色變化和機(jī)械性能變差。抑制光致氧化劣化對(duì)于需要長(zhǎng)期耐久性的戶外應(yīng)用而言是重要 的。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯對(duì)UV光的吸收(例如，從360nm左右開(kāi)始)在低于320nm時(shí)顯 著增加，而在低于300nm時(shí)非常突出。聚萘二甲酸乙二醇酯強(qiáng)烈吸收310-370nm范圍內(nèi)的 UV光，吸收尾部延伸至約410nm，并且吸收最大值出現(xiàn)在352nm和337nm處。鏈斷裂發(fā)生在 存在氧氣的情況下，并且主要光致氧化產(chǎn)物為一氧化碳、二氧化碳和羧酸。除了酯基團(tuán)的直 接光解外，還必須考慮氧化反應(yīng)，其經(jīng)由過(guò)氧化物自由基同樣形成二氧化碳。UV保護(hù)層可通過(guò)反射UV光、吸收UV光、散射UV光、或其組合來(lái)保護(hù)多層光學(xué)膜。 通常，UV保護(hù)膜可包括任何能夠在反射、散射、或吸收UV輻射的同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受UV輻射的 聚合物混料。此類(lèi)聚合物的非限制例子包括PMMA、有機(jī)硅熱塑性塑料、含氟聚合物和它們的 共聚物及其共混物。示例性UV保護(hù)層包括PMMA/PVDF共混物?？蓪⒍喾N可選添加劑加入U(xiǎn)V保護(hù)層中，以幫助其保護(hù)多層光學(xué)膜的功能。添加劑的非限制例子包括一種或多種選自于紫外線吸收劑、受阻胺光穩(wěn)定劑、抗氧化劑及其組合 的化合物。UV穩(wěn)定劑(例如，UV吸收劑)是可以干預(yù)光致劣化的物理及化學(xué)過(guò)程的化學(xué)化合 物。因此，可通過(guò)使用包含UV吸收劑的保護(hù)層有效地阻擋UV光，來(lái)防止聚合物由于UV輻射 而光致氧化。就本發(fā)明的目的而言，作為光穩(wěn)定劑的UV穩(wěn)定劑是紅移UV吸收劑(RUVA)，其 吸收180nm至400nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的至少70 %、優(yōu)選80 %、特別優(yōu)選大于90 %的UV光。合適 的RUVA應(yīng)極易溶于聚合物、極易吸收、光持久并且在200至300°C溫度范圍內(nèi)是熱穩(wěn)定的， 以便于擠出處理以形成保護(hù)層。非常合適的RUVA還應(yīng)能夠與單體共聚，以通過(guò)UV固化、伽 馬射線固化、電子束固化、或熱固化處理而形成保護(hù)涂層。RUVA在長(zhǎng)波UV區(qū)域中具有增大的光譜覆蓋率，使其能夠阻擋會(huì)造成聚酯泛黃的 長(zhǎng)波長(zhǎng)UV光。典型的UV保護(hù)層厚度從13至380微米(0. 5至15密耳)，RUVA裝填量為 2-10 %。一種最有效的RUVA是苯并三唑化合物，5-三氟甲基-2- (2-羥基-3- α -枯基-5-叔 辛基苯基)-2Η-苯并三唑(由Ciba Specialty Chemicals公司(Tarryton, NY)以商品名 CGL-0139銷(xiāo)售)。其他優(yōu)選的苯并三唑包括2- (2-羥基-3，5- 二 - α -枯基苯基)-2Η-苯 并三唑、5-氯-2- (2-羥基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-2Η-苯并三唑、5-氯-2- (2-羥 基-3，5-二-叔丁基苯基)-2Η-苯并三唑、2-(2_羥基-3，5-二-叔戊基苯基)-2Η-苯 并三唑、2-(2_羥基-3-α-枯基-5-叔辛基苯基)-2Η-苯并三唑、2-(3_叔丁基-2-羥 基-5-甲基苯基)-5-氯-2Η-苯并三唑。另外的優(yōu)選RUVA包括2 (-4，6- 二苯基_1_3，5-三 嗪-2-基)-5_己氧基-酚。其他示例性UV吸收劑包括以商品名Tinuvin 1577、Tinuvin 900和Tinuvin 777得自Ciba Specialty Chemicals公司的那些。另外，UV吸收劑可與受 阻胺光穩(wěn)定劑(HALS)和抗氧化劑聯(lián)合使用。示例性HALS包括以商品名Chimassorb 944 和Tinuvin 123得自Ciba Specialty Chemicals公司的那些。示例性抗氧化劑包括以商 品名 Irganox 1010 和 Ultranox 626 同樣得自 Ciba Specialty Chemicals 公司的那些。在替代實(shí)施例中，適形UV保護(hù)層是反射約350至約400nm(甚至更優(yōu)選約300nm 至400nm)波長(zhǎng)的光的多層光學(xué)膜。用于制備多層光學(xué)膜的聚合物優(yōu)選不吸收300nm至 400nm 范圍內(nèi)的 UV 光。非限制性例子包括 PET/THV、PMMA/THV、PET/SPOX、PMMA/SPOX、sPS/ THV、sPS/SP0X、具有THV的改性聚烯烴共聚物(EVA)、TPU/THV和TPU/SP0X。在優(yōu)選實(shí)施例 中，得自 Dyneon LLC (Oakdale, MN)的 Dyneon THV 220 級(jí)和 2030 級(jí)與 PMMA —起用于反射 300-400nm的多層UV反射鏡，或與PET —起用于反射350-400nm的多層反射鏡。通常，總共 100至1000層的聚合物組合適用于本發(fā)明。UV保護(hù)層中可包含其他添加劑。非色素性微粒氧化鋅和氧化鈦也可在UV保護(hù)層 中用作阻擋或散射用添加劑。例如，納米級(jí)顆粒可分散于聚合物或涂層基質(zhì)中，以將UV輻 射劣化降 至最低。納米級(jí)顆粒對(duì)可見(jiàn)光是透明的，同時(shí)散射或吸收有害的UV輻射，從而減 少對(duì)熱塑性塑料的損害。美國(guó)專(zhuān)利No. 5，504，134描述了通過(guò)使用直徑在約0. 001微米至 約0. 20微米范圍內(nèi)(更優(yōu)選在約0. 01微米至約0. 15微米范圍內(nèi))的金屬氧化物顆粒來(lái) 減弱因紫外線輻射引起的聚合物基質(zhì)劣化。美國(guó)專(zhuān)利No. 5，876，688教導(dǎo)了一種制備微粉 化氧化鋅的方法，當(dāng)作為UV阻擋劑和/或散射劑加入油漆、涂料、面漆、塑料制品、化妝品等 時(shí)，所述微粉化氧化鋅足夠小以致透明，其很適于本發(fā)明中使用。這些可以減弱UV輻射的 粒度在IO-IOOnm范圍內(nèi)的細(xì)小顆粒(例如，氧化鋅和氧化鈦)可從Kobo Products公司(South Plainfield,NJ)商購(gòu)獲得。阻燃劑也可作為添加劑加入U(xiǎn)V保護(hù)層中。除了將UV吸收劑、HALS、納米級(jí)顆粒、阻燃劑和抗氧化劑添加到UV保護(hù)層之外，還 可以將UV吸收劑、HALS、納米級(jí)顆粒、阻燃劑和抗氧化劑添加到多層光學(xué)層和可選的耐 久 表涂層。還可以將熒光分子和熒光增白劑添加到UV保護(hù)層、多層光學(xué)層、可選的耐久表涂 層，或其組合。UV保護(hù)層的厚度取決于由Beers定律計(jì)算的特定波長(zhǎng)下的光密度目標(biāo)。在一些實(shí) 施例中，UV保護(hù)層的光密度在380nm處大于3. 5,3. 8、或4 ；在390nm處大于1. 7 ；在400nm 處大于0.5。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，光密度通常應(yīng)當(dāng)在長(zhǎng)的制品使用壽命期間保持 適度恒定，以便提供預(yù)期的保護(hù)功能?？梢赃x擇UV保護(hù)層和任何可選的添加劑來(lái)在太陽(yáng)能聚光反射鏡中實(shí)現(xiàn)所需保護(hù) 功能，例如UV保護(hù)、易清潔性和耐久性。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，存在多種手段來(lái)實(shí) 現(xiàn)UV保護(hù)層的上述目的。例如，可以將非常易溶于某些聚合物中的添加劑添加到組合物。 特別重要的是添加劑在聚合物中的持久性。添加劑不應(yīng)使聚合物劣化或遷移出聚合物。另 夕卜，層厚度可以變化以實(shí)現(xiàn)所需保護(hù)效果。例如，較厚UV保護(hù)層將允許以較低UVA濃度實(shí)現(xiàn) 相同的UV吸收水平，并將因較低的UVA遷移驅(qū)動(dòng)力而提供更高的UVA持久性。一種用于檢 測(cè)物理特性變化的機(jī)制是使用ASTM G155中所述的風(fēng)化循環(huán)以及在反射模式下工作的D65 光源。在所述測(cè)試下，并且當(dāng)UV保護(hù)層被施加到制品時(shí)，在開(kāi)始明顯開(kāi)裂、剝離、分層或渾 濁前，在使用CIE L*a*b*空間獲得的b*值增加不超過(guò)5、不超過(guò)4、不超過(guò)3、或不超過(guò)2之 前，制品應(yīng)當(dāng)能經(jīng)受340nm下至少18，700kJ/m2的曝露。粘結(jié)層可選的粘結(jié)層可介于多層光學(xué)膜與UV保護(hù)層之間，以幫助膜附著并在本發(fā)明 的制品暴露于戶外環(huán)境時(shí)提供長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性。粘結(jié)層的非限制性例子包括SP0X、和 CoPET (包括例如使用磺酸官能團(tuán)的改性物)、PMMA/PVDF共混物、通過(guò)用馬來(lái)酸酐、丙烯酸、 甲基丙烯酸和乙酸乙烯酯的官能化共聚單體改性的烯烴。另外，UV固化或熱固化丙烯酸酯、 有機(jī)硅、環(huán)氧樹(shù)脂、硅氧烷、聚氨酯丙烯酸酯可適合用作粘結(jié)層。粘結(jié)層可以可選地含有上 述的UV吸收劑。粘結(jié)層可以可選地含有常規(guī)增塑劑、增粘劑或其組合。粘結(jié)層可以利用常 規(guī)成膜技術(shù)來(lái)施加。可選表涂層制品可以可選地包括耐久表涂層，以幫助防止太陽(yáng)能聚光反射鏡因暴露于戶外環(huán) 境而過(guò)早劣化。耐久表涂層通常耐磨耐沖擊，并且不會(huì)妨礙反射所選帶寬的電磁輻射的主 要功能。耐久表涂層可包括以下非限制性例子中的一者或多者PMMA/PVDF共混物、熱塑性 聚氨酯、可固化聚氨酯、CoPET、環(huán)烯烴共聚物(COC)、含氟聚合物及其共聚物(例如，PVDF, ETFE、FEP和THV)、熱塑性及可固化丙烯酸酯、交聯(lián)丙烯酸酯、交聯(lián)氨基甲酸酯丙烯酸酯、交 聯(lián)氨基甲酸酯、可固化或交聯(lián)的聚環(huán)氧化合物和SP0X。還可采用可剝離的聚丙烯共聚物表 層。或者，硅烷二氧化硅溶膠共聚物硬涂層可以用作耐久表涂層，以改善耐刮擦性。耐久表 涂層可含有如上所述的UV吸收劑、HALS和抗氧化劑。耐久表涂層為制品提供機(jī)械耐久性。測(cè)量機(jī)械耐久性的一些機(jī)制可以是耐沖擊性 或耐磨性。Taber磨耗測(cè)試是一種確定膜的耐磨性的測(cè)試，耐磨性被定義為材料經(jīng)受諸如磨 刮、或侵蝕之類(lèi)的機(jī)械作用的能力。根據(jù)ASTM D1044測(cè)試方法，500克負(fù)載被放置在CS-IO磨耗機(jī)輪的頂部，并允許在25. 8平方厘米(4平方英寸)試件上旋轉(zhuǎn)50周。測(cè)量Taber磨 耗測(cè)試之前和之后的樣品反射率，結(jié)果通過(guò)反射率變化％來(lái)表示。為了本發(fā)明的目的，期望 反射率 變化％小于20%、優(yōu)選小于10%、尤其更優(yōu)選小于5%。其他適合的機(jī)械耐久性測(cè)試包括裂斷伸長(zhǎng)、鉛筆硬度、噴砂測(cè)試和篩砂磨耗測(cè)試。 可以將上述UVA和適當(dāng)UV穩(wěn)定劑添加到表涂層中，以用于穩(wěn)定涂層并保護(hù)基底。涂布有此 類(lèi)耐久硬涂層的基底在高溫下完全固化之前是能夠熱成形的，然后可通過(guò)在80°C下后固化 15-30分鐘來(lái)形成耐久硬涂層。另外，用作耐久表涂層的硅氧烷組分在本質(zhì)上是疏水的，可 以向本發(fā)明所公開(kāi)的制品提供易清潔表面功能。由于戶外應(yīng)用，風(fēng)化也是太陽(yáng)能聚光反射鏡的重要特征。加速風(fēng)化研究是一種 證明制品性能合格的選項(xiàng)。加速風(fēng)化研究通常使用類(lèi)似于ASTM G-155 “在使用實(shí)驗(yàn)室光 源的加速測(cè)試裝置中使非金屬材料曝露的標(biāo)準(zhǔn)操作(Standard practice for exposing non-metallic materials inaccelerated test devices that use laboratory light sources) ”中所述那些的技術(shù)在膜上進(jìn)行。所述ASTM技術(shù)被視為戶外耐久性的合理預(yù)測(cè)因 子，即，正確地對(duì)材料性能分級(jí)。在替代實(shí)施例中，可在與所需UV保護(hù)層相反的多層光學(xué)膜的一側(cè)上采用反轉(zhuǎn)構(gòu) 造。該替代構(gòu)造可為制品的特定應(yīng)用提供附加的功能特征。例如，期望在多層光學(xué)膜上提 供附加的UV保護(hù)層，以便提供對(duì)UV輻射的背側(cè)保護(hù)。其他可能的實(shí)施例可在與直接曝露 于陽(yáng)光相反的一側(cè)上包括炭黑或IR吸收層。另一替代實(shí)施例可在背側(cè)包括抗反射涂層，以 防止背側(cè)IR反射。粘結(jié)層(例如此前公開(kāi)的那些)可以用來(lái)提供替代實(shí)施例。當(dāng)用作太陽(yáng)能聚光反射鏡以將特定帶寬的電磁輻射聚焦到太陽(yáng)能電池上時(shí)，膜的 所得物理特性提供增強(qiáng)的特性。與所選厚度的UV保護(hù)膜結(jié)合的多層光學(xué)膜可被設(shè)計(jì)為在 透射非期望的電磁輻射的同時(shí)反射所需帶寬的電磁輻射。選擇多層光學(xué)膜來(lái)匹配特定太陽(yáng) 能電池，同時(shí)減少不利于太陽(yáng)能電池的輻射的獨(dú)特能力顯著地提高了太陽(yáng)能電池的工作效 率。一些實(shí)施例對(duì)與所選太陽(yáng)能電池的吸收帶寬對(duì)應(yīng)的光表現(xiàn)出98%或更高的反射率。太陽(yáng)能聚光反射鏡可緊鄰太陽(yáng)能電池設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)向太陽(yáng)能電池上的所需水平的 反射。制品可以是獨(dú)立式應(yīng)用，或者可施用到基底上以提供附加的剛度，或尺寸穩(wěn)定性。適 合的基底包括(例如)玻璃片、聚合物片以及包括玻璃纖維復(fù)合材料在內(nèi)的聚合物纖維復(fù) 合材料?？蛇x的粘結(jié)層(例如先前所述的那些)可用于將制品粘合到基底。另外，基底中 可以可選地包含UV吸收劑。在另一替代實(shí)施例中，制品可熱成形為太陽(yáng)能聚光器所常規(guī) 使用的形狀或尺寸。熱成形在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，788，463 (Merrill等人)中有大致描述。另 夕卜，太陽(yáng)能聚光反射鏡可(例如)通過(guò)注射包覆層、皺褶、或添加肋、泡沫隔層、或蜂窩結(jié)構(gòu) 來(lái)加強(qiáng)，以改善其尺寸穩(wěn)定性。一種示例性的加強(qiáng)材料為雙壁聚碳酸脂片材，如以SUNLITE MULTIffALL P0LYCARB ONATE SHEET得自 Palram Americas 公司(Kutztown，PA)的片材。在 另一實(shí)施例中，可將太陽(yáng)能聚光反射鏡層合到紅外光吸收材料，例如涂黑漆的鋁或涂黑漆 的鋼。另外，涂黑漆的鋁或鋼可具有加強(qiáng)肋或加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，用以改善尺寸穩(wěn)定性。太陽(yáng)能電池適合的太陽(yáng)能電池包括用多種材料開(kāi)發(fā)出的那些，所述材料各具有將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變 為電的獨(dú)特吸收光譜。各類(lèi)型的半導(dǎo)體材料將具有特性帶隙能，所述帶隙能使其在光的某 些波長(zhǎng)下最有效地吸收光，或者更準(zhǔn)確地說(shuō)，在一部分太陽(yáng)光譜上吸收電磁輻射。用于制造太陽(yáng)能電池的材料例子及其太陽(yáng)光吸收帶邊緣波長(zhǎng)包括(但不限于)晶體硅單結(jié)(約 400nm至約1150nm)、非晶硅單結(jié)(約300nm至約720nm)、帶狀硅(約350nm至約1150nm)、 CIGS (銅銦鎵硒)(約 350nm 至約 IlOOnm)、CdTe (約 400nm 至約 895nm)、GaAs 多結(jié)(約 350nm至約1750nm)。這些半導(dǎo)體材料的較短波長(zhǎng)左吸收帶邊緣通常介于300nm和400nm 之間。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，正在開(kāi)發(fā)新材料以用于具有其自有獨(dú)特的較長(zhǎng)波長(zhǎng)吸收帶 邊緣的更高效的太陽(yáng)能電池，并且多層反射膜將具有對(duì)應(yīng)的反射帶邊緣。圖4a、圖4b和圖4c示出了與特定太陽(yáng)能電池結(jié)合的本發(fā)明制品的可能應(yīng)用。圖4a是太陽(yáng)光譜對(duì)晶體硅單結(jié)太陽(yáng)能電池的吸收的曲線圖。圖4a示出了與可見(jiàn)光及最高約 1150nm的近紅外電磁輻射的反射相對(duì)應(yīng)的工作窗口 60。大于約1150nm的遠(yuǎn)紅外區(qū)62不 被反射。使用非晶硅單結(jié)的另一例子示出在圖4b中。在圖4b中，本發(fā)明制品的工作窗口 70與非晶硅單結(jié)太陽(yáng)能電池的較長(zhǎng)波長(zhǎng)(紅外)吸收帶邊緣相對(duì)應(yīng)。紅外區(qū)72不被本發(fā) 明的制品反射。圖4c示出了與具有約1750nm的較長(zhǎng)波長(zhǎng)(紅外)吸收帶邊緣的GaAs多 結(jié)太陽(yáng)能電池一起的聚光反射鏡的應(yīng)用。在圖4c中，工作窗口 80對(duì)應(yīng)于本發(fā)明制品反射 的電磁輻射。紅外輻射82不被聚光反射鏡反射。如圖4a、圖4b和圖4c所示，當(dāng)緊鄰所選太陽(yáng)能電池放置時(shí)，聚光反射鏡用于將與 太陽(yáng)能電池的吸收帶寬相對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均光的至少大部分反射到太陽(yáng)能電 池上。聚光反射鏡不會(huì)將太陽(yáng)能電池的吸收帶寬外的光的大部分反射到太陽(yáng)能電池上。被 制品反射的與太陽(yáng)能電池的吸收帶寬相對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均光的大部分表示選 自大于50% (如，大于70%、大于80%、大于90%、或甚至大于95% )的值。在一些實(shí)施 例中，制品對(duì)所選太陽(yáng)能電池的吸收帶寬所對(duì)應(yīng)的光表現(xiàn)出98%或更高的反射率。太陽(yáng)能 電池的吸收帶寬外的電磁輻射被聚光反射鏡透射或吸收。與太陽(yáng)能電池的吸收帶寬相對(duì)應(yīng) 的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光按大于1(如，至少1.5、2、3、5、10、20、大于50或大于100最多至約 800或1000)的量被聚集到太陽(yáng)能電池上。例如，光可按1.1至約5范圍內(nèi)的量聚集到太陽(yáng) 能電池上。與晶體硅單結(jié)電池結(jié)合的聚光反射鏡通常將反射約400nm至約1150或1200nm 的光，大于1150或1200nm的光的至少大部分未被反射。與GaAs多結(jié)電池結(jié)合的聚光反射 鏡通常將反射約350nm至約1750nm的光，大于1750nm的光的至少大部分未被反射。與非 晶硅單結(jié)電池結(jié)合的聚光反射鏡通常將反射約300nm至約720nm的光，大于720nm的光的 至少大部分未被反射。與帶狀硅電池結(jié)合的聚光反射鏡通常將反射約400nm至約1150nm 的光，大于1150nm的光的至少大部分未被反射。與銅銦鎵硒電池結(jié)合的聚光反射鏡通常將 反射約350nm至約IlOOnm的光，大于IlOOnm的光的至少大部分未被反射。與碲化鎘電池 結(jié)合的聚光反射鏡通常將反射約400nm至約895nm的光，大于895nm的光的至少大部分未 被反射。在本文所公開(kāi)的任何聚光反射鏡的一些實(shí)施例中，不被反射的紅外光被透射。本發(fā)明的聚光反射鏡由于以下原因而可提高太陽(yáng)能電池的效率(i)顯著減少非 選擇帶寬，從而實(shí)際上將太陽(yáng)能電池的過(guò)熱降至最低；(ii)通過(guò)聚合物反射鏡獲得增大的 功率輸出，從而實(shí)現(xiàn)低的成本/產(chǎn)出能量($/Watt)；以及(iii)由于UV保護(hù)和耐磨性而增 加耐久性。當(dāng)抗反射表面結(jié)構(gòu)化膜或涂層被施加到與本文所公開(kāi)的太陽(yáng)能收集裝置結(jié)合的 太陽(yáng)能電池的前表面時(shí)，可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池功率輸出的進(jìn)一步增強(qiáng)。膜或涂層中的表面結(jié) 構(gòu)通常改變光的入射角，使得其超過(guò)臨界角進(jìn)入聚合物和太陽(yáng)能電池并被內(nèi)反射，導(dǎo)致被太陽(yáng)能電池更多吸收。此類(lèi)表面結(jié)構(gòu)可以是(例如)線性棱鏡、棱錐、錐、或柱狀結(jié)構(gòu)的形 狀。對(duì)于棱鏡而言，棱鏡的頂角通常小于90度(如，小于60度)。表面結(jié)構(gòu)化膜或涂層的 折射率通常小于1. 55(如，小于1. 50)。通過(guò)使用固有UV穩(wěn)定且疏水或親水的材料，可使這 些抗反射表面結(jié)構(gòu)化膜或涂層耐久且易清潔。可通過(guò)添加無(wú)機(jī)納米粒子來(lái)提高耐久性。圖5a、圖5b和圖5c示出了聚光反射鏡和太陽(yáng)能電池陣列的應(yīng)用。在圖5a中，太 陽(yáng)能電池84被放置到具有多個(gè)聚光反射鏡86的陣列92中，所述聚光反射鏡緊鄰太陽(yáng)能電 池設(shè)置，以將與太陽(yáng)能電池的吸收帶寬對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均光的至少大部分反射 到太陽(yáng)能電池上。所需帶寬外的光不會(huì)被聚光反射鏡反射。在圖5b中，以示意性剖視圖示 出了太陽(yáng)能電池84和聚光反射鏡86的陣列以及可選的紫外線反射鏡88和可選的紅外線 反射鏡90。圖5c示出了聚光反射鏡86在太陽(yáng)能電池84周?chē)鸁嵝纬傻奶娲鷮?shí)施例。在此 實(shí)施例中，聚光反射鏡86從太陽(yáng)能電池84的側(cè)面和背面反射，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的效率。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的太陽(yáng)能聚光反射鏡可以各種布置方式和 陣列與太陽(yáng)能電池結(jié)合應(yīng)用。圖6是包括多個(gè)曲面反射鏡96的陣列的太陽(yáng)能聚光反射鏡 94，所述曲面反射鏡包括層合到連續(xù)UV保護(hù)層102的連續(xù)多層反射鏡98，其將太陽(yáng)光聚集 到太陽(yáng)能電池100上。與太陽(yáng)能電池結(jié)合的太陽(yáng)能聚光反射鏡可進(jìn)一步與其他常規(guī)太陽(yáng)能收集裝置一 起應(yīng)用，以進(jìn)一步提高太陽(yáng)能聚光反射鏡的應(yīng)用。例如，可應(yīng)用傳熱裝置以從太陽(yáng)能電池收 集能量或從太陽(yáng)能電池消散熱量。常規(guī)散熱器包括包含肋、銷(xiāo)或翅片的導(dǎo)熱材料，以增加用 于傳熱的表面積。導(dǎo)熱材料包括通過(guò)填料改性以改善聚合物的導(dǎo)熱率的金屬或聚合物。導(dǎo) 熱粘合劑(如，以商品名3M TC-2810得自3M公司的導(dǎo)熱粘合劑)可用來(lái)將太陽(yáng)能電池附 連到傳 熱裝置。另外，常規(guī)傳熱流體(例如水、油或Fluorinert傳熱流體)可用作傳熱裝 置。在一些實(shí)施例中，可將與聚光反射鏡結(jié)合的太陽(yáng)能電池陣列布置在常規(guī)天體跟蹤 裝置上。例如，在本文所公開(kāi)的太陽(yáng)能收集裝置的一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池或 至少一個(gè)太陽(yáng)能聚光反射鏡這兩者中的至少一者被連接到一個(gè)或多個(gè)天體跟蹤機(jī)構(gòu)(即， 一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池被連接到一個(gè)或多個(gè)天體跟蹤機(jī)構(gòu)、至少一個(gè)太陽(yáng)能聚光反射鏡被 連接到一個(gè)或多個(gè)天體跟蹤機(jī)構(gòu)，或者一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池和至少一個(gè)太陽(yáng)能聚光反射 鏡均被連接到一個(gè)或多個(gè)天體跟蹤機(jī)構(gòu))。所述一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池或至少一個(gè)太陽(yáng)能 聚光反射鏡或者其兩者以可樞轉(zhuǎn)方式安裝在機(jī)架上。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能 電池或至少一個(gè)太陽(yáng)能聚光反射鏡均以可樞轉(zhuǎn)方式安裝在機(jī)架上。以可樞轉(zhuǎn)方式安裝的部 件可以(例如)在一個(gè)方向或在兩個(gè)方向上樞轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電 池是靜止的。包括天體跟蹤機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)能收集裝置的一個(gè)實(shí)施例在圖7中示出。圖7示出了 太陽(yáng)能收集裝置700，其包括形成為槽710的太陽(yáng)能聚光反射鏡，太陽(yáng)能電池730布置在軸 上。延伸出槽710的尾端件712之外的兩個(gè)桿770被用來(lái)在組件的各末端處將槽分別連接 到機(jī)架720和橫桿722。橫桿722可以連接到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過(guò)使多個(gè)槽710可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置 在一對(duì)平行靜止機(jī)架中，如圖7所示，在一些實(shí)施例中，各槽710所附連的橫桿722可以同 時(shí)使所有槽繞其軸樞轉(zhuǎn)。因此，所有槽710的取向可被共同地調(diào)節(jié)以一致地跟隨太陽(yáng)。盡 管圖7示出了兩個(gè)橫桿722，在槽710各側(cè)上各一個(gè)，但是還可以只使用一個(gè)橫桿。在圖7所示太陽(yáng)能收集裝置700的一些實(shí)施例中，槽710在東西方向上對(duì)齊，旋轉(zhuǎn)自由度通常不小于10度、15度、20度、或25度，例如用于調(diào)節(jié)以隨季節(jié)變化(S卩，通過(guò)二分點(diǎn)和二至點(diǎn)之間 的不同軌跡)跟蹤太陽(yáng)。當(dāng)太陽(yáng)能電池730裝入向南傾斜的線性復(fù)合拋物面聚光器槽710 中時(shí)，入射太陽(yáng)能輻照進(jìn)入復(fù)合拋物面聚光器的受光角內(nèi)。拋物面的孔隙確定槽710的位 置必須多久改變一次(如，每小時(shí)改變次數(shù)、每天改變次數(shù)、或較低頻率的改變次數(shù))。在圖 7所示太陽(yáng)能收集裝置700的一些實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池在南北方向上對(duì)齊，并且旋轉(zhuǎn)自由 度通常不小于90度、120度、160度或180度，例如用于全天隨著太陽(yáng)在整個(gè)天空上移動(dòng)進(jìn) 行跟蹤調(diào)節(jié)以跟隨太陽(yáng)。在這些實(shí)施例的一些中，機(jī)架可被安裝到(例如)太陽(yáng)能收集裝 置的背板(未示出)，該背板可包括用于調(diào)節(jié)傾斜的機(jī)構(gòu)，以隨季節(jié)變化跟蹤太陽(yáng)。盡管圖 7所示的槽710具有拋物面形狀，但也可使用其他形狀(如，雙曲面、橢圓形、管狀、或三角 形)。允許太陽(yáng)能聚光反射鏡和/或太陽(yáng)能電池在兩個(gè)方向上樞轉(zhuǎn)以及可用于本文所公開(kāi) 的太陽(yáng)能收集裝置的另外的天體跟蹤機(jī)構(gòu)在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布No. 2007/0251569 (Shan等 人)中有所描述。包括天體跟蹤機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)能收集裝置的另一實(shí)施例在圖8a、圖8b和圖8c中示出。 在此實(shí)施例中，陣列800包括太陽(yáng)能電池830和天窗810，根據(jù)本文所公開(kāi)的任何實(shí)施例的 太陽(yáng)能聚光反射鏡鄰近太陽(yáng)能電池以可樞轉(zhuǎn)方式安裝。天窗可包括(例如)施加到基底 (如，玻璃片、聚合物片、包括波狀層合物或多壁聚合物片構(gòu)造的結(jié)構(gòu)化聚合物片、聚合物纖 維復(fù)合材料、或涂黑漆的金屬)上的本文所公開(kāi)的太陽(yáng)能聚光反射鏡或自立式反射鏡。在 一些實(shí)施例中，天窗包括層合至聚合物片(如，PMMA)的本文所公開(kāi)的太陽(yáng)能聚光反射鏡。 天窗可以直接附連到太陽(yáng)能電池的任一側(cè)(如，通過(guò)鉸鏈)，如圖8a、圖Sb、或圖8c所示，或 者天窗可以以可樞轉(zhuǎn)方式安裝在也保持太陽(yáng)能電池的機(jī)架上。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)天窗 與每一個(gè)太陽(yáng)能電池相連(如，鉸接每一個(gè)太陽(yáng)能電池)。在圖8a、圖8b和圖8c中，天窗810分別朝向早晨、中午和傍晚的太陽(yáng)取向。天窗 810跟蹤太陽(yáng)，并使太陽(yáng)能電池830能捕獲更多的日光828。因此，通常在陣列800中需要 較少的光伏電池830。圖8a和圖8c所示的陣列800可在增加早晨和傍晚的日光捕獲方面 特別有效。天窗可以獨(dú)立地移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)自由度通常不小于90度、120度、160度、或180度， (例如)以用于全天隨著其在整個(gè)天空上移動(dòng)進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)以跟隨太陽(yáng)?？蛇x地，陣列800 可安裝到(例如)一個(gè)或多個(gè)背板(未示出)，所述背板可包括用于調(diào)節(jié)傾斜以隨季節(jié)變化 跟蹤太陽(yáng)的機(jī)構(gòu)。天窗的形狀可為平面的、大致平面的、或彎曲的。具有天窗太陽(yáng)能跟蹤器810的太陽(yáng)能電池陣列800可被制造成與典型的柱上安裝 式跟蹤器相比具有更低的輪廓和更輕的重量。在陣列800的一些實(shí)施例中，可使用寬度為 2. 54cm(l英寸)或更小的光伏電池以將陣列的深度輪廓最小化。陣列還可設(shè)計(jì)為與較大的 光伏電池(如，寬度為15cm(6英寸)、30. 5cm(12英寸)、53cm(21英寸)、或更大)一起使 用。因此，陣列800可被設(shè)計(jì)為適合多種應(yīng)用，包括在屋頂上使用。在太陽(yáng)能電池830為靜 止的且天窗810以可樞轉(zhuǎn)方式安裝的實(shí)施例中，連接到太陽(yáng)能電池的電子器件部分也可以 為靜止的，其可能優(yōu)于需要太陽(yáng)能電池移動(dòng)的跟蹤系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)天窗810包括具有低聚光率(如，小于10、最多5、最多3、最多 2. 5、或在1. 1至約5范圍內(nèi))的IR透射反射鏡時(shí)，對(duì)昂貴笨重的光伏電池?zé)峁芾硌b置的需 要可降低。可以通過(guò)(例如)反射鏡相對(duì)于光伏電池的尺寸以及反射鏡相對(duì)于光伏電池的角度來(lái)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能 聚光度，以?xún)?yōu)化所需地理位置的太陽(yáng)能聚光率。此外，可使用閉環(huán)控制系 統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)天窗位置，以將聚光率最小化，以使得光伏電池維持在85°C以下。圖7所示的槽710或圖8a、圖8b和圖8c所示的天窗810的移動(dòng)可以通過(guò)多種機(jī) 構(gòu)(如，活塞驅(qū)動(dòng)桿、螺桿驅(qū)動(dòng)桿或齒輪、皮帶輪驅(qū)動(dòng)線纜和凸輪系統(tǒng))來(lái)控制。軟件還可 以基于GPS坐標(biāo)與跟蹤機(jī)構(gòu)集成，以?xún)?yōu)化反射鏡的位置。SM比較例1用第一光學(xué)層和第二光學(xué)層制備多層光學(xué)膜，所述第一光學(xué)層由3M公司(St. Paul, MN)制備的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)制得，所述第二光學(xué)層由Arkema公司 (Philadelphia,PA)以商品名V044 Acrylic Resin銷(xiāo)售的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制得。 通過(guò)多層聚合物熔融歧管共擠出PEN和PMMA，以產(chǎn)生具有530個(gè)交替的第一和第二光學(xué)層 的多層熔融流。除了第一和第二光學(xué)層之外，一對(duì)也由PEN構(gòu)成的非光學(xué)層被共擠出為光 學(xué)層疊堆任一側(cè)上的保護(hù)表層。將該多層共擠出熔融流以每分鐘22米澆注到冷鑄輥上，產(chǎn) 生大約1075微米(43密耳)厚的多層澆鑄料片。然后，將該多層澆鑄料片在145°C的拉幅 烘箱中加熱10秒鐘，然后雙軸取向至3. 8X3. 8的拉伸比。將取向的多層膜進(jìn)一步加熱到 2250C 10秒鐘，以增加PEN層的結(jié)晶度。用LAMBDA 950分光光度計(jì)(得自Perkin-Elmer 公司(Waltham，MA))測(cè)量此多層可見(jiàn)反射鏡膜的反射率，在390-850nm帶寬上平均反射率 為98. 5%。在根據(jù)ASTMG155-05a暴露于氙弧燈老化試驗(yàn)機(jī)3000小時(shí)后，用LAMBDA 950分 光光度計(jì)測(cè)得5個(gè)單位的b*變化。實(shí)例1使用與比較例1相同的PEN和PMMA材料，通過(guò)由PEN制得的雙折射層和由PMMA 制得的第二聚合物層來(lái)制備多層光學(xué)膜。通過(guò)多層聚合物熔融歧管共擠出PEN和PMMA，以 產(chǎn)生具有275個(gè)交替的雙折射層和第二聚合物層的多層熔融流。另外，一對(duì)也由PEN構(gòu)成 的非光學(xué)層被共擠出為光學(xué)層疊堆任一側(cè)上的保護(hù)表層。將該多層共擠出熔融流以每分 鐘22米澆注到冷鑄輥上，產(chǎn)生大約725微米(29密耳)厚的多層澆鑄料片。然后，將多層 澆鑄料片在145°C的拉幅烘箱中加熱10秒鐘，然后雙軸取向至3. 8X3. 8的拉伸比。將取 向的多層膜進(jìn)一步加熱到225°C 10秒鐘，以增加PEN層的結(jié)晶度。用LAMBDA 950分光光 度計(jì)測(cè)量此多層可見(jiàn)反射鏡膜的反射率，在400-1000nm帶寬上的平均反射率為98.5%。 PMMA (V044)得自 Arkema 公司(Philadelphia，PA)，其與 5 重量％ 的以商品名 TINUVIN 1577 獲得的UV吸收劑和0. 15重量％的以商品名CHIMASS0RB 944獲得的受阻胺光穩(wěn)定劑(均 得自 CIBASpecialty Chemicals 公司(Tarryton，NY))擠出復(fù)合(PMMA-UVA/HALS)，得到的 PMMA-UVA/HALS 與粘合劑粘結(jié)層(由 duPont de Nemours & Co. ,Inc. (Wilmington,DE)以 商品名BYNEL E418銷(xiāo)售)被共擠出涂布到如上所述制得的多層反射鏡膜上，同時(shí)以0. 38 米/秒(75英尺每分鐘)的澆注線速度在32°C (90° F)溫度下在對(duì)具有鏡面加工面的澆 注工具893kg/m(50磅每線性英寸)的壓力下被引導(dǎo)進(jìn)輥隙。共擠出涂布的層具有254微 米(10密耳)的總厚度，表層粘結(jié)層厚度比為20 1。相同材料被共擠出涂布到多層可見(jiàn) 反射鏡膜的相對(duì)表面上。此擠出涂層的UV吸收帶邊緣在410nm處具有50%的透射率，在 380nm處具有3. 45的吸光度。在根據(jù)ASTM G155_05a暴露于氙弧燈老化試驗(yàn)機(jī)3000小時(shí) 后，測(cè)得b*變化小于1.0。
實(shí)例2多層反射鏡可以用由PEN制得的雙折射層和由得自3M公司(St. Pau，MN)的聚乙 二酰胺有機(jī)硅(SPOX)制得的第二聚合物層來(lái)制備。通過(guò)多層聚合物熔融歧管共擠出PEN和 SPOX層，以產(chǎn)生具有550個(gè)交替的第一和第二光學(xué)層的多層熔融流。除了雙折射層和第二 聚合物層之外，一對(duì)也由PEN構(gòu)成的非光學(xué)層可被共擠出為光學(xué)層疊堆任一側(cè)上的保護(hù)表 層?？蓪⒃摱鄬庸矓D出熔融流以每分鐘22米澆注到冷鑄輥上，產(chǎn)生大約1400微米(55密 耳)厚的多層澆鑄料片。然后，可將多層澆鑄料片在145°C的拉幅烘箱中加熱10秒鐘，然 后雙軸取向至3. 8X3. 8的拉伸比?？蓪⑷∠虻亩鄬幽みM(jìn)一步加熱到225°C 10秒鐘，以增 加PEN層的結(jié)晶度?？捎肔AMBDA 950分光光度計(jì)測(cè)量此多層可見(jiàn)反射鏡膜的反射率，預(yù)計(jì) 在390-1750nm帶寬上具有98. 9%的平均反射率。可將PMMA-UVA/HALS (其可如實(shí)例1所 述制備)共擠出涂布到如上所述制得的多層反射鏡膜上，同時(shí)以0. 38米/秒(75英尺每分 鐘)的澆注線速度在32°C (90下)溫度下在對(duì)具有鏡面加工面的澆注工具893kg/m(50磅 每線性英寸)的壓力下將其引導(dǎo)進(jìn)輥隙。共擠出涂布的層將具有254微米(10密耳)的總 厚度，表層粘結(jié)層厚度比為20 1。相同材料可被共擠出涂布到多層可見(jiàn)反射鏡膜的相對(duì) 表面上。預(yù)計(jì)此擠出涂層的UV吸收帶邊緣在410nm處具有50%的透射率，在380nm處具有 3. 45的吸光度。在根據(jù)ASTM G155-05a暴露于氙弧燈老化試驗(yàn)機(jī)3000小時(shí)后，預(yù)期b*變 化小于2. 0。實(shí)例3可以用由PET制得的雙折射層和由SPOX制得的第二聚合物層(均得自3M公司) 制備多層反射鏡?？赏ㄟ^(guò)多層聚合物熔融歧管共擠出PEN和SP0X，以產(chǎn)生具有550個(gè)交替的 雙折射層和第二聚合物層的多層熔融流。另外，一對(duì)也由PEN構(gòu)成的非光學(xué)層可被共擠出 為光學(xué)層疊堆任一側(cè)上的保護(hù)表層?？蓪⒃摱鄬庸矓D出熔融流以每分鐘22米澆注到冷鑄 輥上，產(chǎn)生大約1400微米(55密耳)厚的多層澆鑄料片。然后，可將多層澆鑄料片在95°C 的拉幅烘箱中加熱10秒鐘，然后雙軸取向至3. 8X3. 8的拉伸比。可將取向的多層膜進(jìn)一 步加熱到225°C 10秒鐘，以增加PEN層的結(jié)晶度?？捎肔AMBDA 950分光光度計(jì)測(cè)量此多 層可見(jiàn)反射鏡膜的反射率，預(yù)計(jì)在390-1200nm的帶寬上具有98. 4%的平均反射率?？蓪?PMMA-UVA/HALS組合物(可如實(shí)例1所述制備)和粘合劑粘結(jié)層(如實(shí)例1所述)共擠出 涂布到如上所述制得的多層反射鏡膜上，同時(shí)以0. 38米/秒(75英尺每分鐘)的澆注線速 度在32°C (90° F)溫度下在對(duì)具有鏡面加工面的澆注工具893kg/m(50磅每線性英寸)的 壓力下將其引導(dǎo)進(jìn)輥隙。共擠出涂布的層將具有254微米(10密耳)的總厚度，表層粘結(jié) 層厚度比為20 1。相同材料可被共擠出涂布到多層可見(jiàn)反射鏡膜的相對(duì)表面上。預(yù)計(jì) 此擠出涂層的UV吸收帶邊緣在410nm處具有50%的透射率，在380nm處具有3. 45的吸光 度。在根據(jù)ASTM G155暴露于氙弧燈老化試驗(yàn)機(jī)3000小時(shí)后，預(yù)期沒(méi)有b*變化。 實(shí)例 4可以用由PEN制得的雙折射層和由含氟聚合物(以商品名THV2030得自Dyneon LLC(0akdale, MN))制得的第二聚合物層制備多層反射鏡?？赏ㄟ^(guò)多層聚合物熔融歧管共 擠出PEN和含氟聚合物，以產(chǎn)生具有550個(gè)交替的第一雙折射層和第二聚合物層的多層熔 融流。除了雙折射層和第二聚合物層之外，一對(duì)也由PEN構(gòu)成的非光學(xué)層可被共擠出為光 學(xué)層疊堆任一側(cè)上的保護(hù)表層。可將該多層共擠出熔融流以每分鐘22米澆注到冷鑄輥上，產(chǎn)生大約1400微米(55密耳)厚的多層澆鑄料片。然后，可將多層澆鑄料片在145°C 的拉幅烘箱中加熱10秒鐘，然后雙軸取向至3. 8X3. 8的拉伸比?？蓪⑷∠虻亩鄬幽みM(jìn)一 步加熱到225°C 10秒鐘，以增加PEN層的結(jié)晶度。可用LAMBDA 950分光光度計(jì)測(cè)量此多 層可見(jiàn)反射鏡膜的反射率，預(yù)計(jì)在390-1750nm的帶寬上具有99. 5%的平均反射率。可將 PMMA-UVA/HALS組合物(可如實(shí)例1所述制備)和粘合劑粘結(jié)層(如實(shí)例1所述)共擠出 涂布到如上所述制得的多層反射鏡膜上，同時(shí)以0. 38米 /秒(75英尺每分鐘)的澆注線速 度在32°C (90° F)溫度下在對(duì)具有鏡面加工面的澆注工具893kg/m(50磅每線性英寸)的 壓力下將其引導(dǎo)進(jìn)輥隙。共擠出涂布的層將具有254微米(10密耳)的總厚度，表層粘結(jié) 層厚度比為20 1。相同材料可被共擠出涂布到多層可見(jiàn)反射鏡膜的相對(duì)表面上。預(yù)計(jì)此 擠出涂層的UV吸收帶邊緣在410nm處具有50%的透射率，在380nm處具有3. 45的吸光度。 在根據(jù)ASTM G155暴露于氙弧燈老化試驗(yàn)機(jī)3000小時(shí)后，測(cè)得預(yù)期的b*變化小于2. 0。實(shí)例 5可以用由PET制得的雙折射聚合物層和由含氟聚合物(得自Dyneon LLC的 THV2030)制得的第二聚合物層制備多層反射鏡?？赏ㄟ^(guò)多層聚合物熔融歧管共擠出PEN和 含氟聚合物，以產(chǎn)生具有550個(gè)交替的第一和第二聚合物層的多層熔融流。除了雙折射層 和第二聚合物層之外，一對(duì)也由PEN構(gòu)成的非光學(xué)層可被共擠出為光學(xué)層疊堆任一側(cè)上的 保護(hù)表層?？蓪⒃摱鄬庸矓D出熔融流以每分鐘22米澆注到冷鑄輥上，產(chǎn)生大約1400微米 (55密耳)厚的多層澆鑄料片。然后，可將多層澆鑄料片在95°C的拉幅烘箱中加熱10秒鐘， 然后雙軸取向至3. 8X3. 8的拉伸比。可將取向的多層膜進(jìn)一步加熱到225°C 10秒鐘，以增 加PEN層的結(jié)晶度?？捎肔AMBDA 950分光光度計(jì)測(cè)量此多層可見(jiàn)反射鏡膜的反射率，預(yù)計(jì) 在390-1200nm的帶寬上具有99%的平均反射率。可將PMMA-UVA/HALS組合物(如實(shí)例1 所述制備)和粘合劑粘結(jié)層(如實(shí)例1所述制備)共擠出涂布到如上所述制得的多層反射 鏡膜上，同時(shí)以0. 38米/秒(75英尺每分鐘)的澆注線速度在32°C (90° F)溫度下在對(duì) 具有鏡面加工面的澆注工具893kg/m(50磅每線性英寸)的壓力下將其引導(dǎo)進(jìn)輥隙。共擠 出涂布的層將具有254微米(10密耳)的總厚度，表層粘結(jié)層厚度比為20 1。相同材料 可被共擠出涂布到多層可見(jiàn)反射鏡膜的相對(duì)表面上。預(yù)計(jì)此擠出涂層的UV吸收帶邊緣在 410歷處具有50%的透射率，在38011111處具有3.45的吸光度。在根據(jù)ASTM G155暴露于氙 弧燈老化試驗(yàn)機(jī)3000小時(shí)后，預(yù)期沒(méi)有b*變化。實(shí)例6可將得自實(shí)例2-5中任一者的制品層合到用UV透明聚合物(例如PMMA和THV) 制得的多層UV反射鏡或與其共擠出。該多層UV反射鏡可以用由PMMA制得的第一光學(xué)層 和由含氟聚合物THV2030制得的第二聚合物層來(lái)制備。可通過(guò)多層聚合物熔融歧管共擠 出PMMA和含氟聚合物THV2030，以產(chǎn)生具有150個(gè)交替的第一和第二聚合物層的多層熔融 流。另外，一對(duì)也由PMMA構(gòu)成的非光學(xué)層可被共擠出為光學(xué)層疊堆任一側(cè)上的保護(hù)表層。 這些PMMA表層可與2重量％的吸收劑(以商品名TINUVIN 405購(gòu)得)擠出復(fù)合?？蓪⒋?多層共擠出熔融流以每分鐘22米澆注到冷鑄輥上，產(chǎn)生大約300微米(12密耳)厚的多 層澆鑄料片。然后，將多層澆鑄料片在135°C的拉幅烘箱中加熱10秒鐘，然后雙軸取向至 3.8X3.8的拉伸比?？捎肔AMBDA 950分光光度計(jì)測(cè)量此多層可見(jiàn)反射鏡膜的反射率，預(yù)計(jì) 在350-420nm的帶寬上具有95%的平均反射率。
實(shí)例7可另外用熱固化硅氧烷(例如，以商品名PERMA-NEW 6000得自California Hardcoat公司(Chula Vista, CA)的填充二氧化硅的甲基聚硅氧烷聚合物)涂布如實(shí)例 2-6中任一者所述的耐久反射鏡。所述熱固化硅氧烷可以用邁耶棒涂敷到丙烯酸基底，涂 布厚度約3. 5-6. 5微米。涂層可以首先在室溫下風(fēng)干數(shù)分鐘，然后在80°C下在常規(guī)烘箱中 進(jìn)一步固化15-30分鐘。可以通過(guò)篩砂磨耗來(lái)測(cè)試所得的熱固化涂布樣品。在樣品用硅砂 通過(guò)篩砂磨耗60分鐘后，可以測(cè)量樣品的濁度。預(yù)期結(jié)果將表明低至小于的濁度。用 Taber磨耗測(cè)試測(cè)得，這種形式的耐久表涂層通常將具有比PMMA更好的耐磨/耐刮擦性。實(shí)例8將如實(shí)例1所述的耐久太陽(yáng)能聚光反射鏡在204°C (400° F)下預(yù)熱35秒，然后 真空熱成形為具有15. 24cm(6英寸)曲率半徑的10. 16cm(4英寸)直徑的拋物面鑄型。該 熱成形的耐久反射鏡是剛性的，并在85°C下維持熱成形的形狀。該拋物面多層反射鏡能夠 將大于100倍的太陽(yáng)輻射聚集到高效三結(jié)GaAs光伏電池上。實(shí)例9將如實(shí)例1所述的耐久反射鏡附連到以商品名SHARP 80W購(gòu)得的多晶硅光伏模 塊，該模塊與圖2所示的相當(dāng)。耐久反射鏡具有與太陽(yáng)能電池相同的尺寸(相同的表面積)， 并與太陽(yáng)能電池模塊的表面成55度角附連。當(dāng)垂直面向太陽(yáng)時(shí)，與沒(méi)有附連耐久反射鏡的 情況相比，太陽(yáng)能電池 產(chǎn)生了多65%的功率，并且與沒(méi)有耐久反射鏡太陽(yáng)能聚光器的情況 相比，在太陽(yáng)能電池的背側(cè)測(cè)得的溫度升高小于10°C。在太陽(yáng)與太陽(yáng)能電池的表面成30 度角，并且一個(gè)耐久反射鏡也與太陽(yáng)能電池的表面成30度角，而另一耐久反射鏡平行于太 陽(yáng)能電池的表面調(diào)節(jié)的情況下，與沒(méi)有附連耐久反射鏡的情況相比，太陽(yáng)能電池產(chǎn)生了多 95%的功率，并且與沒(méi)有耐久反射鏡聚光器的情況相比，在太陽(yáng)能電池的背側(cè)測(cè)得的溫度 升高小于15°C。實(shí)例10實(shí)例1的可見(jiàn)反射鏡膜被層合到以商品名PLEXIGLAS V044得自Arkema公司的 0. 63cm(0. 25〃 )厚的PMMA片，所述PMMA片用附加鉸鏈附連到80瓦晶體硅光伏模塊(以 商品名SHARP 80W購(gòu)得)的側(cè)面，所述鉸鏈允許如圖8a-c所示對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行跟蹤。光伏模塊功率輸出用手持式電壓/電流計(jì)來(lái)測(cè)量，并通過(guò)將開(kāi)路電壓乘以閉環(huán)電 流，然后再乘以0. 75的填充系數(shù)來(lái)計(jì)算，前提假設(shè)填充系數(shù)未被聚光反射鏡改變。通過(guò)將 多個(gè)熱電偶用膠帶粘到PV模塊背側(cè)，同時(shí)使用紅外高溫計(jì)來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量。2008年秋季在 美國(guó)明尼蘇達(dá)州的斯坎迪亞(在北緯并具有溫帶氣候)進(jìn)行功率測(cè)量若干天。當(dāng)天空中出 現(xiàn)任何云或霧，并如此進(jìn)行數(shù)據(jù)的平均時(shí)，觀察到相當(dāng)大的波動(dòng)。也在未附連聚光反射鏡的 對(duì)照光伏模塊上進(jìn)行了功率測(cè)量。功率測(cè)量結(jié)果示出在下表1中。光伏模塊的溫度未超過(guò) 85 "C。魁
權(quán)利要求
1.一種制品，包括(a)多層光學(xué)膜，具有包括多個(gè)交替層的光學(xué)疊堆，所述交替層具有至少一個(gè)雙折射聚 合物層和至少一個(gè)第二聚合物層；(b)施加至所述多層光學(xué)膜的表面上的適形UV保護(hù)層，其中所述制品反射與所選太陽(yáng) 能電池的吸收帶寬對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均光的至少大部分，并透射或吸收所述所選 太陽(yáng)能電池的吸收帶寬外的光的大部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制品，還包括選自如下的層⑴施加至所述適形UV保護(hù)層 的反面的耐久表涂層，(ii)介于所述多層光學(xué)膜和所述適形UV保護(hù)層之間的粘結(jié)層，或 (iii)它們的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制品，其中被所述制品反射的與所選太陽(yáng)能電池的吸收 帶寬對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均光的至少大部分表示大于選自50 %、70 %、80 %、90 %或 95%的值，或者其中所述制品對(duì)所選太陽(yáng)能電池的吸收帶寬所對(duì)應(yīng)的光表現(xiàn)出98%或更大 的反射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的制品，其中所述適形UV保護(hù)層反射UV光、吸收 UV光、散射UV光或它們的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的制品，其中所述適形UV保護(hù)層為多層UV反射
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的制品，其中所述適形UV保護(hù)層、所述交替層中 的任一層、或它們的組合包括一種或多種選自紫外線吸收劑、受阻胺光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、 熒光增白劑、熒光分子、納米級(jí)粒子、阻燃劑以及它們的組合的化合物。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制品，其中所述適形UV保護(hù)層在380nm處具有大 于4的光密度。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制品，其中所述制品是能夠熱成形的。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制品，還包括(i)附加的適形UV保護(hù)層，被施加 至所述多層光學(xué)膜的與組件(b)相反的一側(cè)；或(ii)加強(qiáng)材料，被施加至所述多層光學(xué)膜 的與組件(b)相反的一側(cè)，并選自注射包覆層、皺褶、肋、泡沫隔層或蜂窩結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制品，其中當(dāng)使用ASTMG155-05a中所述的風(fēng) 化循環(huán)以及在反射模式下操作的D65光源來(lái)評(píng)估時(shí)，在使用CIE L*a*b*空間獲得的b*值 增加不大于5之前，或者在開(kāi)始明顯開(kāi)裂、剝離、分層或渾濁前，制品能經(jīng)受340nm下至少 18，700kJ/m2 的曝露。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制品，其中所述制品被施加至選自聚合物片、玻 璃片或聚合物纖維復(fù)合材料的基底，并且其中所述基底中包含可選的紫外線吸收劑。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制品，其中所述多層光學(xué)膜選自如下高折射率 聚合物和低折射率聚合物組合PET/THV、PET/SPOX、PEN/THV、PEN/SPOX、PEN/PMMA、PET/ CoPMMA, PEN/CoPMMA、CoPEN/PMMA、CoPEN/SPOX、CoPEN/THV、CoPEN/ 含氟彈性體、sPS/SPOX、 sPS/THV、PET/含氟彈性體、或sPS/含氟彈性體。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制品，其中所述多層光學(xué)膜包括第一多層反射 鏡，所述第一多層反射鏡層合至第二多層反射鏡，其中所述第一和第二多層反射鏡具有不 同的反射譜帶。
14.一種太陽(yáng)能收集裝置，包括(a)具有吸收帶寬的一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池；和(b)鄰近所述一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池設(shè)置的至少一個(gè)太陽(yáng)能聚光反射鏡，其中所述至 少一個(gè)太陽(yáng)能聚光反射鏡包括(i)具有光學(xué)疊堆的多層光學(xué)膜，所述光學(xué)疊堆具有多個(gè) 交替的層，所述交替的層具有至少一種雙折射聚合物和至少一種第二聚合物；以及(ii)施 加到所述多層光學(xué)膜的表面上的UV保護(hù)層，其中所述太陽(yáng)能聚光反射鏡將與所述太陽(yáng)能 電池的吸收帶寬對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均光的至少大部分反射到所述太陽(yáng)能電池上， 而不會(huì)將所述太陽(yáng)能電池的吸收帶寬外的光的大部分反射到所述太陽(yáng)能電池上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的太陽(yáng)能收集裝置，其中所述太陽(yáng)能電池選自(i)晶體硅 單結(jié)電池，并且所述太陽(yáng)能聚光反射鏡反射約400至約1150nm的光，而大于1150nm的光的 至少大部分未被反射；(ii)多結(jié)GaAs電池，并且所述太陽(yáng)能聚光反射鏡反射約350nm至約 1750nm的光，而大于1750nm的光的至少大部分未被反射；(iii)多晶硅單結(jié)電池，并且所 述太陽(yáng)能聚光反射鏡反射約300至720nm的光，而大于720nm的光的至少大部分未被反射； (iv)帶狀硅電池，并且所述太陽(yáng)能聚光反射鏡反射約400至約1150nm的光，而大于1150nm 的光的至少大部分未被反射；(ν)銅銦鎵硒電池，并且所述太陽(yáng)能聚光反射鏡反射約350至 IlOOnm的光，而大于IlOOnm的光的至少大部分未被反射；或(vi)碲化鎘電池，并且所述太 陽(yáng)能聚光反射鏡反射約400至約895nm的光，而大于895nm的光的至少大部分未被反射。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的太陽(yáng)能收集裝置，還包括傳熱裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求14、15或16所述的太陽(yáng)能收集裝置，其中與所述太陽(yáng)能電池的吸收 帶寬對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光以選自大于1、大于50或大于100的量被聚集到所述太陽(yáng) 能電池上。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能收集裝置，其中所述太陽(yáng)能聚光反射 鏡還包括紅外吸收層，位于所述多層光學(xué)膜上與所述UV保護(hù)層相反的一側(cè)，以防止背側(cè) 紅外反射；加強(qiáng)材料，位于所述多層光學(xué)膜上與所述UV保護(hù)層相反的一側(cè)，并選自注射包 覆層、皺褶、肋、泡沫隔層或蜂窩結(jié)構(gòu)；或它們的組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能收集裝置，其中所述太陽(yáng)能聚光反射 鏡形成為拋物面或曲面形狀，并且所述太陽(yáng)能電池設(shè)置在所述太陽(yáng)能聚光反射鏡上方。
20.根據(jù)權(quán)利要求14至19中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能收集裝置，還包括設(shè)置在所述一個(gè)或 多個(gè)太陽(yáng)能電池的表面之上的抗反射表面結(jié)構(gòu)化膜或涂層。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至19中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能收集裝置，其中所述太陽(yáng)能聚光反射 鏡被熱成形，并且包圍所述太陽(yáng)能電池，使得光反射到所述太陽(yáng)能電池的不止一側(cè)上。
22.根據(jù)權(quán)利要求14至21中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能收集裝置，其中被所述制品反射的與 所選太陽(yáng)能電池的吸收帶寬對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均光的至少大部分表示選自大于 50 %、大于70 %、大于80 %、大于90 %或大于95 %的值，或者其中所述制品對(duì)所選太陽(yáng)能電 池的吸收帶寬所對(duì)應(yīng)的光表現(xiàn)出98%或更大的反射率。
23.根據(jù)權(quán)利要求14至22中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能收集裝置，還包括一個(gè)或多個(gè)天體跟 蹤機(jī)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的太陽(yáng)能收集裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)天體跟蹤機(jī)構(gòu)包括 一個(gè)或多個(gè)天窗，所述天窗鄰近所述一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池以可樞轉(zhuǎn)方式安裝，其中所述一個(gè)或多個(gè)天窗包括所述至少一個(gè)太陽(yáng)能聚光反射鏡。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的太陽(yáng)能收集裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)天窗通過(guò)鉸鏈連接 至所述一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池。
26.根據(jù)權(quán)利要求14至22中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能收集裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng) 能電池或所述至少一個(gè)太陽(yáng)能聚光反射鏡這兩者中的至少一者連接至一個(gè)或多個(gè)天體跟 蹤機(jī)構(gòu)。
27.根據(jù)權(quán)利要求14至22中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能收集裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng) 能電池或所述至少一個(gè)太陽(yáng)能聚光反射鏡這兩者中的至少一者以可樞轉(zhuǎn)方式安裝在機(jī)架 上。
28.根據(jù)權(quán)利要求23至27中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能收集裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng) 能電池是靜止的。
29.根據(jù)權(quán)利要求14至觀中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能收集裝置，還包括至少一個(gè)紅外反射 鏡、至少一個(gè)UV反射鏡或它們的組合。
30.一種收集太陽(yáng)能的方法，其包括緊鄰太陽(yáng)能電池設(shè)置太陽(yáng)能聚光反射鏡，其中所述 太陽(yáng)能聚光反射鏡包括(i)具有光學(xué)疊堆的多層光學(xué)膜，所述光學(xué)疊堆具有多個(gè)交替層， 所述交替層具有至少一種雙折射聚合物和至少一種第二聚合物；以及(ii)施加至所述多 層光學(xué)膜的表面上的UV保護(hù)層，其中所述太陽(yáng)能聚光反射鏡將與所述太陽(yáng)能電池的吸收 帶寬對(duì)應(yīng)的整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均光的至少大部分反射到所述太陽(yáng)能電池上，而不會(huì)將所 述太陽(yáng)能電池的吸收帶寬外的光的大部分反射到所述太陽(yáng)能電池上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制品，其適于用作用于增強(qiáng)太陽(yáng)能收集裝置(例如太陽(yáng)能電池)的用途的太陽(yáng)能聚光反射鏡。所述制品包括多層光學(xué)膜和適形UV保護(hù)層。所述制品解決了太陽(yáng)能收集裝置中的劣化問(wèn)題，在消除或減少可能降低或不利地影響所述太陽(yáng)能電池的非期望帶寬的電磁能的同時(shí)，將特定帶寬的電磁能提供給所述太陽(yáng)能電池，并且提供可易于針對(duì)最終應(yīng)用而成形為多種形狀或構(gòu)造的適形材料片。本發(fā)明還公開(kāi)了一種太陽(yáng)能收集裝置，其包括所述制品并可選地包括天體跟蹤機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)G02B5/08GK102089598SQ200980127517
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月14日
發(fā)明者余大華, 史蒂芬·A·約翰遜, 安德魯·K·哈策爾, 愛(ài)德華·J·奇威爾, 特蕾西·L·安德森, 蘇珊娜·C·克利爾, 蒂莫西·J·赫布林克, 邁克爾·F·韋伯 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司