[发明专利]用于反射阳光的前表面镜及其制备方法和应用

说明书

背景技术

1.发明领域

本发明涉及用于反射阳光的前表面镜(front surface mirror, FSM)及其制备方法。另外还提供了该前表面镜的应用。

2.现有技术

通常，用于反射阳光的前表面镜因其在太阳能发电厂中的应用而为人所知。一个基本的FSM包括位于基材的基材表面上的多层叠层，该多层叠层包括以下层叠序列：含铬(Cr)的粘合层，含镍铬合金(NiCr)的结合层，含银(Ag)的反射层，和含硫化锌(ZnS)或氧化锌(ZnO)的钝化层。对于在太阳能发电厂中的应用来说，前表面镜的抗刮性（scratch resistance）是该镜的一个重要特征。

对于抗刮性，通过电子束枪(E.B.枪)方法沉积的位于该基本的FSM上的含氧化铝(Al₂O₃₎罩面层显示了很好的效果。但为了避免该前表面镜的很高热负荷，该方法的沉积速率受到限制。这使得很难多产且盈利地制造具有这样罩面层的前表面镜。另一方面，提高沉积速率将导致前表面镜的反射率低且耐久性差。这种前表面镜不适合用于太阳能发电厂。

发明内容

本发明的一个目的在于提供对阳光具有高反射率的前表面镜。此外，该前表面镜还应当能够耐不同的环境条件。

本发明的另一个目的在于提供制造该前表面镜的方法。此方法应当可以在大规模生产设备上实施。

本发明的又一个目的在于提供该前表面镜的用途。

这些目的可通过权利要求中指定的发明来实现。

公开了用于反射阳光的前表面镜，其中该镜包括在基材的基材表面上的多层叠层，该多层叠层包括以下层叠序列：设置在基材的基材表面上的至少一个粘合层；至少一个中间结合层；至少一个反射层，其含有用于反射阳光的至少一种反射材料；至少一个钝化层，其使得该反射材料对至少一种户外环境条件呈惰性；和至少一个抗刮保护层。结合以该抗刮层的该钝化层用于该多层叠层的环境防护。

这些层是彼此直接堆叠的。该叠层中的相邻层至少部分彼此覆盖。特别是，上面的层完全覆盖下邻的层。

对至少一种户外环境条件呈惰性是指当该前表面镜暴露于该户外环境条件时，不发生或几乎不发生该反射层的反射材料的降解过程。例如，反射材料为银，而户外环境条件为氧分压。降低了出现降解过程(银的氧化)的几率。

除了该前表面镜，还记述了制造该前表面镜的方法。该方法包括以下步骤：a)提供具有基材表面的基材；b)在该基材表面上设置该粘合层；c)在该粘合层上设置该中间结合层；d)在该中间结合层上设置该反射层；e)在该反射层上设置该钝化层；和f)在该钝化层上设置该抗刮保护层。

最后，还公开了该前表面镜在用于将太阳能转换成电能的发电厂中的应用，其中由该前表面镜来进行阳光的聚集。该前表面镜(例如抛物面形前表面镜)是该发电厂的阳光采集装置的一部分。阳光通过该镜集中到管，所述管中充满着换热流体以吸收该汇集(聚集)的阳光。该换热流体为热油或热液体盐。

前(第一)表面镜(也常缩写为FS镜)是反射面位于背板（backing）之上的镜，与反射面位于对阳光透明的基材之后的传统的第二表面镜相反。例如，该透明的基材由玻璃或丙烯酸玻璃构成。前表面镜导致了无重影效应（ghosting effect）的精确反射。

在本发明的意义上，阳光特别是指阳光的可见光谱(约350-780nm)的电磁辐射和红外光谱的电磁辐射。尤其是指阳光的近红外光谱(约780-2.500nm)的辐射。不过，更长波长的辐射也是允许的。

一般而言，任何种类的基材都是允许的。基材材料可以为有机材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或无机材料如玻璃。在这里，通常使用玻璃，例如窗玻璃，或钢化玻璃。另外允许的基材材料为金属。例如，金属为铝(Al)或不锈钢。基材的表面可以是平的或弯曲的。另外，该表面可以是经过抛光和/或涂漆的。

可以采用纳米技术来沉积该多层叠层中的一或多个层。但在一个优选实施方案中，采用了薄膜沉积技术来设置该不同的层(步骤b-f)。该薄膜沉积技术优选地选自原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。特别是该物理气相沉积为溅射。由此，在一个优选实施方案中采用了反应溅射。所有步骤b)-f)采用相同的薄膜沉积技术是有利的。但也可以对于不同的步骤采用不同的薄膜技术。