[发明专利]一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板，特别是一种具有隔热层的太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板。

背景技术

太阳能热水器的基本部件包括吸热板、透明盖板、隔热层和外壳等几部分。透明盖板的主要作用在于在保证太阳辐射有效透过的前提下保护吸热板，以防灰尘、雨雪等侵蚀吸热板导致其损坏。可用于制造透明盖板的材料主要有两大类，即玻璃钢板和钢化玻璃。

玻璃钢板基本结构为玻璃纤维增强透明树脂板，其优点主要包括质轻、易加工成型、导热率小、耐冲击性强等。但树脂基材在长期光照下、特别是紫外光照射下易于老化，导致树脂材料的降解，不仅影响其力学性能，也导致玻璃钢板变黄、透光效率降低。

钢化玻璃多选用低铁钢化玻璃，其透光性好、耐候性强。但玻璃材料的导热率高，难以将热能保存于太阳能集热器内部，导致太阳光集热器光-热转换效率降低；另一方面，普通的硅酸盐基玻璃耐磨性、耐腐蚀性差，难以抵御灰尘的刮磨和雨水中酸碱物质对其的腐蚀，结果也是导致透明盖板透光效率降低。

发明内容

针对现有技术中钢化玻璃透明盖板的缺陷，本发明提出了如下的解决方法，即提供一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板，具有多层镀层，其结构为依次具有钢化玻璃、隔热层和表层。所述隔热层为镍磷合金。所述表层为类金刚石玻璃层、类金刚石碳层、或类金刚石玻璃和类金刚石碳交替层叠形成的层。

本领域中已广泛使用化学镀的方法制备镍磷合金镀层，所得镀层均匀性好，附着性强、耐磨性和耐腐蚀性较高。本发明人意外发现，通过在钢化玻璃上增加一层镍磷合金镀层，不仅可以有效提高钢化玻璃诸如耐磨性、耐腐蚀性等性能，同时能够显著降低具有该镀层的钢化玻璃的导热率，从而有效抑制了太阳能集热器内部热能通过透明盖板散失。

化学镀镍磷合金可采用本领域常规的方法进行。传统的化学镀配方包括硫酸镍、磷酸二氢钠和添加剂、稳定剂等，一般在（55-70）±2℃、pH5.0-6.5条件下实现。镀层厚度可通过化学镀时间和镀层原料周期性补加等方式来实现，这均为本领域技术人员所熟知的技术操作，一般化学镀时间为0.5-2.5h，镀液原料周期性补加2-8次。

隔热层的厚度对于平衡其透光性和导热率至关重要。镀层过厚，尽管导热率下降，但透光性也随之下降；镀层厚度不足，则难以有效降低钢化玻璃的导热率。镀层厚度一般应控制在8-22μm、优选9-18μm、进一步优选10-12μm范围内。

隔热层中，镍磷镀层优选通过刻蚀方法形成多个独立的区间。如此，于隔热层之上再覆盖表层时，部分表层材料可与钢化玻璃基底直接接触，从而将镍磷镀层分割为多个独立的区间，不仅提高了镀层的牢固性，也保证了镀层个别区间遭到破坏后其与区间依然可以维持封闭的状态，从而延长了镀层的寿命。间隙可通过将隔热层完全刻蚀而形成，间隙宽度优选0.5-1.5μm，所述蚀刻可使用本领域常用的方法，例如全息激光蚀刻（HLE）、溅射与离子束铣蚀（SIME）、高压等离子刻蚀（HPPE）、反应离子刻蚀（RIE）等。

表层位于隔热层相反与玻璃钢板基底的一侧，起到保护隔热层、同时降低钢化玻璃自爆率的作用。其构成材料包括等离子体聚合物层，具体可以为类金刚石玻璃（DLG）或类金刚石碳（DLC）。

类金刚石玻璃（DLG）是由碳和硅构成的基本上呈无定形态的玻璃，可任选含有诸如氢、氮、氧、氟等杂原子；类金刚石碳（DLC）主要由碳原子和氢原子构成。DLG和DLC分子结构稳定，具有良好的刚性、耐磨性和耐腐蚀性，即使使用非常薄的镀层也能有效防止沙尘等刮花钢化玻璃、或酸碱等对玻璃钢板的腐蚀。

DLG和DLC层的制备方法可根据本领域技术人员所熟知的方法来实现，例如美国专利US2007/0020451A1中所公开的方法。

表层可包含一层DLG或DLC，也可为DLG和DLC交替形成的多层表层。表层的厚度优选100-300nm、进一步优选150-200nm。

本发明所涉及的太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板可通过如下步骤制备：

（1）对钢化玻璃进行清洁；

（2）在钢化玻璃上通过化学镀的方法形成镍磷镀层，即为隔热层；

（3）对隔热层进行蚀刻，将隔热层分割为多个相互独立的区间；

（4）在隔热层的上方生成表层。