[发明专利]IR反射膜

说明书

本发明涉及辐射的管理，更具体而言，涉及提供关于通常来自太阳辐射的可见光的高透明度和透射率以及红外线的高反射的装置或膜。该装置可有利地整合至窗户、玻璃幕墙元件中或者尤其整合至光生伏打(PV)装置上，其中它降低进入建筑物中的IR辐射含量，或者降低热吸收，因此降低操作温度并改进PV电池的效率。

光电池，例如硅太阳能电池通常在太阳光照射下加热，这导致明显的效率损失。本发明提供可安装在PV电池上以降低由太阳光的红外部分产生的不想要的加热的保护箔。

包含一层高折射材料如ZnS的热反射结构在EP-A-1767964和WO2012/147052中描述为零阶衍射滤波器；它推荐在其中必须控制太阳能向建筑物或车辆中的透射的日光控制应用中用于IR管理目的。滤波器的功能基于高折射层内的某些格栅结构。

一些商业热管理膜包含含有银的多层和/或取决于波长提供特定反射的介电层。US-7727633和US-7906202描述了帮助抵制红外波长范围内的太阳光的两个光学层的组合：第一层是聚合物多层膜，其提供对有限的红外波长范围的高反射率；该膜包含数十或数百个亚层(布拉格反射器)，产生角度敏感性反射带，其在光的入射角提高时移向可见光。第二层涉及纳米颗粒，其吸收红外波长范围内的光。

US-A-2011-203656描述了在用作太阳能电池或发光二极管中的透明电极的透明聚合物基底上的一些金属纳米结构。WO2004/019083描述了用于各种应用如光纤通信的包含部分涂有导电材料的反射面的衍射格栅，G.Mbise等人，Proc.SPIE 1149，179(1989)报告了在斜角下通过沉积在玻璃上的Cr膜的角度相关光透射。

WO 2015/007580描述了包含中断金属层的某些纳米结构表面，其对可见光而言是透明的并显示强烈取决于入射角的红外辐射反射。

大量出版物描述了使用反射红外辐射，同时透射可见光的叠层的干扰滤波器，例如Fabry-Perot滤波器，其包含在包含金属氧化物的介电层，(US-5111329；WO 09/120175；US-5071206)，或者交替聚合物层(US-7906202)之间的一个或多个金属层。透射通过金属层可通过使它与高折射率的介电材料层(指数匹配)接触而改进；综述由Granqvist，Appl.Phys.A 52，83(1991)给出。

现在发现改进且极大角度无关的红外(IR)辐射反射可通过将周期中断引入金属层中以及选择高折射率介电材料用于与所述金属层相邻的层而实现。因此，包含一个中断金属层的本发明装置可提供与用多层堆叠实现的类似的IR反射效果。作为选择，本发明装置可作为多层堆叠应用以实现强化IR滤波器效果。

因此，本发明主要涉及半透明或透明膜或片，其包含基底(1)，所述基底(1)被包含嵌入所述材料中的金属层(3)的介电高折射率材料层(4)覆盖，和覆盖所述介电高折射率材料层(4)的另一半透明或透明材料层(5)，其特征在于嵌入金属层(3)以50-800nm(通常：100-500nm，尤其是100-300nm)的周期定期中断，使得金属覆盖至少70％，尤其是70-99％的基底面积(在下文中也描述为金属层的占空比为0.7或更高，通常0.7-0.99，优选0.8-0.95)。

该装置可有利地整合至窗户、玻璃幕墙元件中或者尤其整合至光生伏打(PV)装置上，其中它充当保护箔，降低进入建筑物中或者PV电池上的IR辐射的含量。因此它降低热吸收并降低建筑物内的温度或者PV电池的操作温度，由此改进它的效率。

本发明的典型装置显示于图1或4中，其各自显示通过保护膜或片的横截面，其包含透明或半透明基底(1)、在金属层上面和下面的两个高折射率介电材料层(3)之间的薄金属层(4)，因此提供将薄金属层嵌入一个介电材料层中的光学效果，在上部高折射率层上面(与基底相对的面)的钝化层(保护层，5)。另外，装置可任选包含在所述钝化层上的AR涂层(2)。在本发明装置的典型安装中，层4和任选2的面面对日光，而基底面避开日光(通常朝向建筑物的内部或者朝向PV电池)。

常用于釉面或保护箔的材料也用于本发明基底(1)；这些材料，例如普通写字纸或无色玻璃，透明聚合物材料，例如聚碳酸酯、聚丙烯酸树脂如PMMA、聚乙烯醇缩丁醛通常具有接近1.5，例如1.45-1.65，通常1.5-1.6的折射率。相同类的材料基本上可用于制备钝化层(保护层，5)。可辐射固化聚合物具有类似的折射率性能，并且可与以上材料组合使用，例如用作基底上的浮雕涂层或者用作钝化层或所述层的一部分。