太阳城集团

  • / 32
  • 下载费用:30 金币  

高太阳能加权反射率聚合物膜反射器.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201480024675.8

申请日:

2014.03.06

公开号:

CN105164914A

公开日:

2015.12.16

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):H02S 40/22申请日:20140306|||公开
IPC分类号: H02S40/22(2014.01)I; F24J2/10; B32B15/09; B32B27/08; B32B27/30; B32B7/12 主分类号: H02S40/22
申请人: 天空燃料有限公司
发明人: G·乔根森; R·C·吉; D·怀特
地址: 美国科罗拉多州
优先权: 13/790,099 2013.03.08 US
专利代理机构: 北京北翔知识产权代理有限公司11285 代理人: 苏萌; 钟守期
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201480024675.8

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2016.02.17|||2015.12.16

法律状态类型:

太阳城集团实质审查的生效|||公开

摘要

提供了包括层的数量降低的反射薄膜构造,其提供了提高的太阳能加权半球反射率和耐久性。反射膜包括在金属层之上包含紫外线吸收耐磨涂层的那些。还提供了紫外线吸收耐磨涂层和用于优化耐磨涂层的紫外线吸收性的方法。本文公开的反射膜可用于太阳能反射、太阳能收集和太阳能聚集应用,例如用于电能的产生。

权利要求书

权利要求书
1.  一种多层反射膜,包含:
粘合剂层;
粘合剂层之上的金属层;
金属层之上的聚合物层;以及
聚合物层之上的耐磨层;
其中耐磨层的截止波长小于385nm。

2.  一种多层反射膜,包含:
聚合物层;
聚合物层之上的金属层;以及
金属层之上的耐磨层;
其中耐磨层的截止波长小于385nm。

3.  权利要求2的反射膜,其在聚合物层之下还包含粘合剂层。

4.  权利要求1-3中任一项的反射膜,其在金属层之下还包含背面金属保护层。

5.  权利要求4的反射膜,其中背面金属保护层包含铜、铬、镍或这些金属的任意合金。

6.  权利要求1-5中任一项的反射膜,其在耐磨层之下还包含粘合促进层。

7.  权利要求6的反射膜,其中粘合促进层包含已经经受表面处理的聚合物层或金属层的区域。

8.  权利要求7的反射膜,其中表面处理包括等离子体处理或电晕放电处理。

9.  权利要求1-8中任一项的反射膜,其中耐磨层吸收大部分波长小于截止波长的紫外线电磁辐射,从而通过减少下面的层暴露于波长小于截止波长的紫外线电磁辐射来保护下面的层。

10.  权利要求1-9中任一项的反射膜,其中耐磨层透射大部分波长大于截止波长的电磁辐射,从而使一层以上的下面的层暴露于波长大于截止波长的电磁辐射。

11.  权利要求1-10中任一项的反射膜,其中耐磨层具有选自345nm至385nm的范围的截止波长。

12.  权利要求1-11中任一项的反射膜,其中耐磨层具有选自2μm至10μm的范围的厚度。

13.  权利要求1-12中任一项的反射膜,其中耐磨层包含聚合物、丙烯酸酯、丙烯酸、聚烯烃、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、热塑性塑料、纳米颗粒涂料、溶胶凝胶涂料或这些物质的任意组合。

14.  权利要求1-13中任一项的反射膜,其中耐磨层包含紫外线固化的丙烯酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、乙烯-降冰片烯共聚物、聚降冰片烯、CR-39、共聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯、或这些的任意组合。

15.  权利要求1-14中任一项的反射膜,其中耐磨层为耐磨涂层(ARC)。

16.  权利要求1-15中任一项的反射膜,其中耐磨层包含一种以上的紫外线吸收化合物,并且其中一种以上的紫外线吸收化合物中的至少一种的截止波长小于385nm。

17.  权利要求16的反射膜,其中至少一种紫外线吸收化合物选自N,N’-草酰二苯胺、二苯甲酮、HP三嗪、苯并三唑、甲脒以及这些的任意衍生物。

18.  权利要求16-17中任一项的反射膜,其中至少一种紫外线吸收化合物在耐磨层中的浓度选自0.5重量%至5重量%的范围。

19.  权利要求16-18中任一项的反射膜,其中选择一种以上的紫外线吸收化合物的浓度,以便使耐磨层的截止波长小于385nm。

20.  权利要求1-19中任一项的反射膜,其中金属层暴露于波长选自耐磨层的截止波长和385nm之间的范围的入射太阳辐射以及波长选自385nm至2.5μm的范围的入射太阳辐射。

21.  权利要求1-20中任一项的反射膜,其中金属层包含银层。

22.  权利要求1-21中任一项的反射膜,其中金属层包含包括铜背面保护层和银层的多层。

23.  权利要求1-22中任一项的反射膜,其中金属层具有选自0.05μm至0.15μm的范围的厚度。

24.  权利要求1-23中任一项的反射膜,其中聚合物层包含聚酯。

25.  权利要求24的反射膜,其中聚合物层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

26.  权利要求1-25中任一项的反射膜,其中聚合物层具有选自10μm至130μm的范围的厚度。

27.  权利要求1和3-26中任一项的反射膜,其中粘合剂层包含压敏粘合剂。

28.  权利要求1和3-27中任一项的反射膜,其中粘合剂层具有选自10μm至60μm的范围的厚度。

29.  权利要求1和3-28中任一项的反射膜,其中反射膜还包含离型衬层,其中离型衬层在粘合剂层之下或其中离型衬层与粘合剂层物理接触。

30.  权利要求1-29中任一项的反射膜,其中反射膜反射大于85%的地面太阳光谱中的电磁辐射。

31.  权利要求1-30中任一项的反射膜,其中多层反射膜不包括丙烯酸层。

32.  权利要求1-31中任一项的反射膜,其中多层反射膜在聚合物层和耐磨层之间不包括丙烯酸层。

33.  权利要求1和4-32中任一项的反射膜,其中粘合剂层和金属层物理接触。

34.  权利要求1-33中任一项的反射膜,其中金属层和聚合物层物理接触。

35.  权利要求1和4-34中任一项的反射膜,其中耐磨层和聚合物层物理接触。

36.  权利要求2-34中任一项的反射膜,其中耐磨层和金属层物理接触。

37.  权利要求1-36中任一项的反射膜,其中反射膜基本上由金属层、聚合物层和耐磨层组成。

38.  权利要求1-37中任一项的反射膜,其在金属层之上还包含单层或多层介电叠层。

39.  权利要求1-38中任一项的反射膜,其中多层反射膜的总厚度为选自10μm至130μm的范围。

40.  权利要求1-39中任一项的反射膜,其用于太阳能收集应用中。

41.  权利要求1-39中任一项的反射膜,其用于聚集太阳能。

42.  权利要求1-39中任一项的反射膜,其中多层反射膜的太阳能加 权半球反射率包括来自波长在耐磨层的截止波长和385nm之间的电磁辐射的反射的贡献。

43.  一种收集太阳辐射的方法,所述方法包括下述步骤:
设置多层反射膜以接收入射太阳辐射;
提供一个与反射膜进行光通信的靶;并且
将至少一部分入射太阳辐射反射至所述靶;
其中多层反射膜包含权利要求1-39中任一项的多层反射膜。

44.  权利要求43的方法,其用于聚集太阳能。

45.  一种制备多层反射膜的方法,该方法包括下述步骤:
提供聚合物膜;
提供金属层至聚合物膜的第一侧面上;
提供粘合剂层至金属层上;并且
提供耐磨层至聚合物膜的第二侧面上,其中耐磨层具有小于385nm的截止波长。

46.  一种制备多层反射膜的方法,所述方法包括下述步骤:
提供聚合物膜;
提供金属层至聚合物膜的第一侧面上;并且
提供耐磨层至金属层上,其中耐磨层具有小于385nm的截止波长。

47.  权利要求46的方法,还包括提供粘合剂层至聚合物膜的第二侧面上的步骤。

48.  权利要求45-17中任一项的方法,其中反射膜包括权利要求1-39中任一项的反射膜。

49.  权利要求45-48中任一项的方法,其中反射膜使用卷式处理方法构建。

50.  一种制备用于反射膜构造的耐磨涂层的方法,所述方法包括下述步骤:
确定耐磨涂层的截止波长,其中截止波长小于385nm;
选择具有所述截止波长的第一紫外线吸收化合物;并且
提供第一紫外线吸收化合物至丙烯酸混合物中。

51.  权利要求50的方法,还包括选择紫外线吸收化合物在丙烯酸混合物中的浓度的步骤,并且其中提供紫外线吸收化合物的步骤包括以所选 的浓度提供紫外线吸收化合物至丙烯酸混合物中。

52.  权利要求50或权利要求51的方法,还包括下述步骤:
选择一种以上其他紫外线吸收化合物;并且
提供一种以上其他紫外线吸收化合物至丙烯酸混合物中。

53.  权利要求52的方法,还包括选择一种以上其他紫外线吸收化合物在丙烯酸混合物中的浓度的步骤,并且其中提供一种以上其他紫外线吸收化合物的步骤包括以所选的浓度提供一种以上其他紫外线吸收化合物至丙烯酸混合物中。

54.  一种多层反射膜,包含:
粘合剂层;
粘合剂层之上的金属层;
金属层之上的聚合物层;
金属层之上的粘合促进层;以及
粘合促进层之上的耐磨层。

55.  一种多层反射膜,包含:
粘合剂层;
粘合剂层之上的背面金属保护层;
背面金属保护层之上的金属层;
金属层之上的聚合物层;
金属层之上的粘合促进层;以及
粘合促进层之上的耐磨层,
其中耐磨层具有小于385nm的截止波长。

56.  一种多层反射膜,包含:
粘合剂层;
粘合剂层之上的金属层;
金属层之上的聚合物层;
金属层之上的粘合促进层;以及
粘合促进层之上的耐磨层,
其中耐磨层具有小于385nm的截止波长。

57.  一种多层反射膜,包含:
聚合物层;
聚合物层之上的背面金属保护层;
背面金属保护层之上的金属层;
金属层之上的耐磨层;
其中耐磨层具有小于385nm的截止波长。

58.  一种多层反射膜,包含:
聚合物层;
聚合物层之上的金属层;
金属层之上的粘合促进层;以及
金属层之上的耐磨层;
其中耐磨层具有小于385nm的截止波长。

59.  一种多层反射膜,包含:
聚合物层:
聚合物层之上的背面金属保护层;
背面金属保护层之上的金属层;
金属层之上的粘合促进层;以及
金属层之上的耐磨层;
其中耐磨层具有小于385nm的截止波长。

说明书

说明书高太阳能加权反射率聚合物膜反射器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年3月8日提交的美国申请第13/790,099号的权益和优先权,其全部内容在此以引证的方式纳入本说明书。
太阳城集团联邦政府赞助的研究或开发的声明
本发明是在能源部授予的奖项DE-EE0003584.000和DE-SC0009224TDD下通过政府支持完成的。政府对本发明享有一定权利。
背景技术
本发明属于反射膜领域。本发明通常涉及一种用于反射大部分入射太阳辐射例如用于聚集太阳能应用中的改进的太阳能反射器。
太阳能反射器的总反射率主要取决于太阳能反射器中有源反射材料的反射效率,该反射效率作为入射太阳电磁辐射的波长的函数。早期的薄膜反射器纳入薄铝膜作为有源反射器。例如,1981年12月21日发布的太阳城集团耐候性太阳能反射器的美国专利4,307,150公开了一种包含沉积于柔性聚酯支撑板上的铝表面的太阳能反射器。之后,利用银薄膜反射器,这是因为对于太阳光谱的大多数波长而言银的反射率比铝高。1987年2月24日发布的太阳城集团抗腐蚀银镜的美国专利4,645,714公开了一种包含沉积于聚酯支撑膜上的银表面的镜面反射镜膜。
最近,先进光学材料和结构被纳入至太阳能反射器中。例如,2012年1月19日出版的太阳城集团宽带反射器、聚集太阳能系统以及使用它们的方法的美国专利申请公开物US2012/0011850公开了一种宽带紫外线反射型多层光学膜,所述膜包括四分之一波长叠堆构型的较高和较低折射率材料的交替层(alternatinglayer),对反射入射紫外线辐射进行优化。
发明内容
现有太阳能反射膜的简单性、效率和耐候性通过本发明得到改善。例如,公开了包括层的数量降低的反射薄膜构造,其提供了提高的太阳能加 权半球反射率和耐久性。本发明的反射膜包括包含设置在金属层之上且任选地聚合物层之上的紫外线吸收耐磨涂层的那些反射膜。还公开了紫外线吸收耐磨涂层和用于优化耐磨涂层的紫外线吸收的方法。本文所公开的反射膜可用于太阳能反射、太阳能收集和太阳能聚集应用中,例如用于电能的产生。在一个实施方案中,本发明的反射膜在反射入射地面太阳辐射方面得到提高,所述提高与目前现有技术水平可用的太阳能聚合物膜反射器相比等于1%或更大。
在一方面,提供了多层反射膜。此方面的反射膜包含:粘合剂层;设置在粘合剂层之上且任选地与粘合剂层物理接触的金属层;设置在金属层之上且任选地与金属层物理接触的聚合物层;以及设置在聚合物层之上且任选地与聚合物层物理接触的耐磨层。此方面的另一反射膜包含:聚合物层;设置在聚合物层之上且任选地与聚合物层物理接触的金属层;设置在金属层之上且任选地与金属层物理接触的耐磨层;以及任选地设置在聚合物层之下且任选地与聚合物层物理接触的粘合剂层。任选地,耐磨层为涂层。任选地,耐磨层为硬涂层。
在一个实施方案中,耐磨层相对于入射太阳电磁辐射的路径而言为外层。在一个实施方案中,聚合物层相对于入射太阳电磁辐射的路径而言为内层,所述聚合物层直接或间接地位于耐磨层和金属反射层之间。在一个实施方案中,金属层相对于入射太阳电磁辐射的路径而言为内层,所述金属层直接或间接地位于耐磨层和聚合物层之间。
对于某些实施方案而言,在多层反射膜的外部设置耐磨层用于保护下面的层免于例如过度暴露于破坏性紫外线电磁辐射或暴露于可损害或以其他方式恶化下面的层的功能的磨损条件。任选地,耐磨层在电磁波谱的紫外线区域或近紫外线区域内具有截止波长(cut-offwavelength)。例如,对于某些应用而言,耐磨层具有小于385nm的截止波长,或者在某些实施方案中具有小于382nm或小于380nm的截止波长。任选地,耐磨层具有小于375nm、小于370nm、小于365nm、小于360nm、小于355nm或小于350nm或者选自355至385nm的范围或者选自350nm至365nm的范围的截止波长。
在实施方案中,提供截止波长小于385nm的耐磨层例如使耐磨层用作屏蔽层以减少或以其他方式防止下面的层暴露于过量的波长小于截止 波长的电磁辐射。在实施方案中,使用具有这些性质的耐磨层使得例如反射和收集波长小于385nm的地面太阳电磁辐射—原本会被截止波长大于本文所述的耐磨层的截止波长的耐磨或紫外线屏蔽层吸收的电磁辐射。任选地,此方面的反射膜具有用于入射太阳电磁辐射的反射率光谱,所述入射太阳电磁辐射包括具有在385nm和截止波长之间的波长的电磁辐射的贡献。
在实施方案中,耐磨层吸收大部分波长小于截止波长的入射紫外线电磁辐射,例如大部分波长小于截止波长的入射地面太阳紫外线辐射。在实施方案中,耐磨层对于波长小于截止波长的电磁辐射(例如紫外线电磁辐射)例如波长小于截止波长的入射地面太阳辐射而言具有大于或等于50%的吸收率。对于某些应用,耐磨层的吸收率对于波长小于截止波长5至10nm的电磁辐射而言提高至大于或等于90%。任选地,耐磨层通过减少或消除下面的金属层、聚合物层和/或粘合剂层暴露于波长小于截止波长的电磁辐射来对这些层进行保护。在实施方案中,耐磨层透射大部分波长大于截止波长的入射电磁辐射,例如大部分波长在截止波长和2.5μm之间的电磁辐射,例如入射地面太阳电磁辐射。在实施方案中,耐磨层对于波长大于截止波长或选自截止波长和2.5μm之间的电磁辐射而言具有大于或等于50%的透射率,或者对于波长大于截止波长的入射地面太阳电磁辐射而言具有大于或等于50%的透射率。
宽范围的材料可用于本发明的反射膜的耐磨层中。在某些实施方案中,例如,耐磨层包含聚合物、丙烯酸酯、丙烯酸(acrylic)、聚烯烃、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、热塑性塑料、纳米颗粒涂料(nano-particlecoating)、溶胶凝胶涂料或这些物质的任意组合。有用的耐磨层包括但不限于包含紫外线固化的丙烯酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、乙烯-降冰片烯共聚物、聚降冰片烯、CR-39、共聚苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯、和这些的任意组合。
有用的耐磨层包括任选地包含一种以上紫外线吸收化合物的那些,所述紫外线吸收化合物例如分布于支撑介质如含聚合物的层中。示例性紫外线吸收化合物包括但不限于N,N’-草酰二苯胺(oxanilide)、二苯甲酮、HP三嗪、苯并三唑、甲脒和这些的任意衍生物。本文所述的耐磨层可用的具体紫外线吸收化合物包括但不限于:2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基 -4-(辛氧基)二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、α-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧代丙基]-ω-羟基聚(氧代-1,2-乙烷二基)、α-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧代丙基]-ω-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧代丙基]-聚(氧基-1,2-乙烷二基)、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)-2H-苯并三唑、2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯-2H-苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-dipenryl-苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑和N-(乙氧基羰基苯基)-N'-甲基-N'-苯基甲脒和这些物质的任意衍生物、组合或变体。任选地,耐磨层包含两种以上的紫外线吸收化合物的组合。
在某些实施方案中,例如,耐磨层包含所选的紫外线吸收化合物的组合以提供有益于特定应用例如聚集太阳能的反射膜的所有光学性质。在实施方案中,两种以上的紫外线吸收化合物的组合可用于调整耐磨层的吸收率曲线的精确下降形状。在实施方案中,独立地选择各种紫外线吸收化合物的浓度和截止波长以在耐磨涂层的截止波长以下提供特定的吸收率曲线。任选地,一种以上的紫外线吸收化合物中的至少一种的截止波长小于385nm、375nm、370nm、365nm、360nm、355nm或350nm或者选自355至385nm的范围或者选自350nm至365nm的范围。
对于某些应用而言,电磁辐射被耐磨层的吸收通常取决于比尔定律(Beer’sLaw)。影响电磁辐射的吸收的因素包括耐磨层的厚度和耐磨层包含的紫外线吸收剂如紫外线吸收化合物的浓度。任选地,耐磨层的厚度选自1μm至5μm的范围。任选地,耐磨层的厚度选自1μm至10μm的范围。任选地,耐磨层的厚度选自2μm至10μm的范围。任选地,耐磨层的厚度选自5μm至10μm的范围。任选地,耐磨层的厚度选自10μm至15μm的范围。任选地,耐磨层的厚度选自15μm至20μm的范围。任选地,一种以上的抗吸收层(absorptionresistantlayer)包含的紫外线吸收化合物的浓度选自0.1重量%至5重量%的范围。任选地,一种以上的抗吸收层包含的紫外线吸收化合物的浓度选自0.5重量%至5重量%的范围。任选地,一种以上的抗吸收层包含的紫外线吸收化合物的浓度选自0.1重量%至2重量%的范围。任选地,一种以上的抗吸收层包含的紫外线吸收化合物的浓度选自1重量%至5重量%的范围。任选地,一种以上 的抗吸收层包含的紫外线吸收化合物的浓度选自2重量%至5重量%的范围。在一个实施方案中,选择一种以上的耐磨层包含的紫外线吸收化合物的浓度以给耐磨层提供截止波长,例如小于385nm或小于380nm的截止波长。任选地,一种以上的紫外线吸收的化合物均匀地分布于耐磨层中,例如所述化合物在整个层中的浓度为平均浓度的0.8-1.2倍。任选地,一种以上的紫外线吸收化合物不均匀地分布于耐磨层中,例如所述化合物具有用于特定应用的空间分布(例如功能梯度涂层,在表面具有增加的浓度)。
在实施方案中,例如,如果耐磨层和直接位于下面的层之间的共价力或非共价力不足以维持所述层之间的完全粘合和粘结,则耐磨层倾向于与直接位于下面的层分离。因此,此方面的多层反射膜任选地还包含设置在耐磨层之下且任选地与耐磨层物理接触的粘合促进层。在实施方案中,粘合促进层包含夹层(interlayer),例如耐磨层和下面的聚合物层或金属层之间的隔离层。在实施方案中,粘合促进层包含已经受表面处理如等离子体处理或电晕放电处理的聚合物层或金属层的区域。此方面的粘合促进层用于增强耐磨层的材料和粘合促进层或下面的层的材料之间的共价结合或非共价结合。例如,当耐磨层施用于聚合物层或金属层时,聚合物层或金属层的表面处理任选地增强耐磨层和聚合物层或金属层之间建立的共价结合。在一些实施方案中,当与表面处理之前的表面积相比时,表面处理导致表面积增加。当与未处理的表面相比时,这种表面积的增加可任选地导致耐磨层与经处理的表面的粘合力更强。
可用于此方面的多层反射膜的金属层包括包含银或其合金的那些。任选地,反射膜还包含第二金属保护层,如与包含银层或其合金的金属层结合的铜、铬、镍或其合金。在多层反射膜的使用过程中,金属层任选地暴露于波长选自350nm至385nm的范围的入射太阳辐射以及波长在385nm和2.5μm范围内的入射太阳辐射。任选地,反射膜在金属层之上还包含单层或多层介电叠层(dielectricstack)。介电叠层任选地可用于提高多层反射膜对电磁波谱的至少一个区域的反射率。
在某些情况下,金属层(如银层或其合金)透射一些电磁辐射,例如少量的(如小于1%或小于0.1%)的入射电磁辐射,因此使下面的层(如粘合剂层或聚合物层)暴露于所透射的电磁辐射。对本发明的多层膜用于太阳能收集或太阳能反射应用的某些实施方案而言,即使这种少量的透射 也可劣化下面的层。特别地,当一些实施方案的多层膜在长太阳城集团范围内暴露于入射太阳电磁辐射时,这种长太阳城集团暴露于少量包括紫外线电磁辐射的电磁辐射也可损害下面的层。因此,此方面的多层反射膜还任选地包含设置在金属层之下且任选地与金属层物理接触的背面金属保护层。有用的背面金属保护层包括但不限于包含铜、铬、镍或这些金属的任意合金的那些背面金属保护层。在实施方案中,背面金属保护层的使用用于提高上面的金属层的反射率。在实施方案中,背面金属保护层的使用在金属层之下提供额外的吸收层,其可用于使下面的层免受通过上面的金属层所透射的辐射的影响。在实施方案中,背面金属保护层为下面的层例如聚合物层或粘合剂层提供增强的保护,使其免于过量暴露于破坏性电磁辐射例如紫外线电磁辐射。任选地,金属层本身还包含背面金属保护层,如铜、铬、镍或其合金。任选地,金属层包含包括背面金属保护层和银层的多层。在某些实施方案中,金属层包含粘合剂层之上的背面金属保护层以及背面金属保护层之上的银层。在其他实施方案中,金属层包含聚合物层之上的背面金属保护层以及背面金属保护层之上的银层。
在一个实施方案中,金属层如银层和/或背面金属保护层的纯度大于或等于99.999%。任选地,金属层和/或背面金属保护层的纯度小于或等于99.999%。有用的金属层包括但不限于通过薄膜沉积法(例如物理气相沉积法、化学气相沉积法和/或溅镀法)形成的那些。示例性金属层的厚度选自0.01μm至0.15μm的范围。在一些实施方案中,例如,金属的总厚度选自0.05μm至0.15μm的范围。在一些实施方案中,包括多个金属层的金属层的总厚度选自0.05μm至0.25μm的范围。
宽范围的聚合物可用于本发明的反射膜的聚合物层中。可用于此方面的多层反射膜的聚合物层包括但不限于包含聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的那些。示例性聚合物层的厚度选自10μm至130μm的范围。
宽范围的粘合剂可用于在本发明的反射膜的粘合剂层中。可用于此方面的多层反射膜的粘合剂层包括但不限于包含压敏粘合剂的那些。任选地,此方面的膜还包含离型衬层(releaseliner)。任选地,离型衬层位于粘合剂层之下。任选地,离型衬层设置成与粘合剂层物理接触。示例性粘合剂层包括厚度选自10μm至60μm的范围的那些。
此方面的反射膜包括在地面太阳光谱内例如在300nm至2.5μm的波长范围内或在耐磨层的截止波长和2.5μm之间的波长范围内高度反射的那些。任选地,反射膜在耐磨层的截止波长和2.5μm之间的波长范围内的反射为大于85%,任选地大于90%,且任选地大于95%。
任选地,此方面的反射膜不包含丙烯酸层。例如,在一个实施方案中,反射膜在聚合物层和耐磨层之间不包括丙烯酸层。任选地,粘合剂层和金属层物理接触。任选地,金属层和聚合物层物理接触。任选地,耐磨层和聚合物层物理接触。任选地,耐磨层和金属层物理接触。
在一个实施方案中,反射膜由金属层、聚合物层和耐磨层组成或基本上由金属层、聚合物层和耐磨层组成。在一个实施方案中,反射膜由金属层、聚合物层、耐磨层和粘合剂层组成或基本上由金属层、聚合物层、耐磨层和粘合剂层组成。在一个实施方案中,反射膜由金属层、聚合物层、耐磨层、粘合剂层和离型衬层组成或基本上由金属层、聚合物层、耐磨层、粘合剂层和离型衬层组成。
此方面的有用反射膜包括但不限于总厚度选自10μm至130μm的范围的反射膜。在实施方案中,反射膜具有太阳能加权半球反射率,其包括来自波长小于385nm的电磁辐射的反射的贡献。
本文所述的反射膜可用于各种应用。例如,反射膜可用于太阳能收集应用,用于聚集太阳能以及用于产生电能。本发明包括用于动力产生的包含任何所公开的反射膜的聚集太阳能系统或太阳能收集系统。在一个实施方案中,例如,本发明的聚集太阳能或收集系统包含任何所公开的以大面积形状因子(formfactor)提供的反射膜。在一个实施方案中,例如,本发明的聚集太阳能或收集系统包含任何所公开的以弯曲形状因子提供的反射膜以将入射太阳能收集和聚焦到热交换流体如容纳在中心流体安全壳(centralfluidcontainmentvessel)中的热交换流体上。在另一方面,提供收集太阳辐射的方法。此方面的方法包括以下步骤:设置多层反射膜以接收入射太阳辐射,提供一个与反射膜进行光通信的靶并将至少一部分入射太阳辐射反射到所述靶上的步骤。
另一方面,提供制备多层反射膜的方法。此方面的第一种方法包括以下步骤:提供聚合物膜;提供金属层至聚合物膜的第一侧面上;提供粘合剂层至金属层上;并提供耐磨层至聚合物膜的第二侧面上。此方面的第二 种方法包括以下步骤:提供聚合物膜,提供金属层至聚合物膜的第一侧面上并提供耐磨层至金属层上。任选地,将粘合剂层设置在聚合物膜的第二侧面上。有用的耐磨层、金属层和粘合剂层包括上述那些。有用的聚合物膜包括上述聚合物层。任选地,多层反射膜使用卷式(rolltoroll)处理方法构建。
另一方面,提供耐磨涂层。此方面的实施方案包含丙烯酸和一种以上的紫外线吸收化合物。任选地,紫外线吸收化合物中的至少一种具有小于385nm或选自345至385nm的范围的截止波长。有用的紫外线吸收化合物包括但不限于N,N’-草酰二苯胺、二苯甲酮、HP三嗪、苯并三唑、甲脒和这些的任意衍生物。有用的具体紫外线吸收化合物包括但不限于2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-(辛氧基)二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、α-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧代丙基]-ω-羟基聚(氧代-1,2-乙烷二基)、α-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧代丙基]-ω-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧代丙基]-聚(氧基-1,2-乙烷二基)、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)-2H-苯并三唑、2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯-2H-苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-dipenryl-苯基)苯并三唑、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑和N-(乙氧羰基苯基)-N'-甲基-N'-苯基甲脒。
在实施方案中,制备此方面的耐磨涂层的方法包括以下步骤:确定耐磨涂层的截止波长,如截止波长小于385nm或选自345至385nm的范围;选择具有截止波长的第一紫外线吸收化合物;以及提供第一紫外线吸收化合物至丙烯酸混合物中。任选地,制备耐磨涂层的方法还包括选择紫外线吸收化合物在丙烯酸混合物中的浓度的步骤,以使提供紫外线吸收化合物至丙烯酸混合物中的步骤包含以所选择的浓度提供紫外线吸收化合物至丙烯酸混合物中。任选地,耐磨涂层包含一种以上其他紫外线吸收化合物。在一个实施方案中,制备耐磨涂层的方法还包含选择一种以上其他紫外线吸收化合物的浓度的步骤,其中提供一种以上其他紫外线吸收化合物的步骤包含以所选择的浓度将一种以上其他紫外线吸收化合物提供至丙烯酸混合物中。
不囿于任何特定的理论,本文中讨论了涉及本发明的基本原理的观点或理解。应认识到,无论任何机理解释或假说的最终正确性如何,本发明的实施方案仍是可操作的和有用的。
附图说明
图1描述了一个多层反射膜的实施方案。
图2描述了一种制备反射膜的卷式处理方法。
图3A-3C描述了多层反射膜的实施方案。
图4描述了一个多层反射膜的实施方案。
图5A-5C描述了多层反射膜的实施方案。
图6描述了一个多层反射膜的实施方案。
图7A-7C描述了多层反射膜的实施方案。
图8提供了示出通过两个反射膜的实施方案得到的半球吸收率的数据。
图9提供了示出涂布于石英板基底上的耐磨层的光谱半球透射率的数据。
图10说明了键强度和断开各种有机键需要的波长。
图11提供了示出各种紫外线吸收剂组分的光谱透射率性质的数据。
图12,图a和b,提供了示出各种紫外线吸收剂组分在两种不同浓度/负载量下的透射率的数据。
图13说明了作为紫外线吸收耐磨层的截止波长的函数的可回收的太阳光谱的百分比和太阳能加权半球反射率的百分比增加。
图14提供了叠置图(overlayplot),其示出:(i)作为波长的函数的太阳辐射度(W/m2/nm)和(ii)作为常规反射膜的波长的函数的光谱半球反射率(%),所述常规反射膜掺入宽带紫外线吸收剂(UVA)组分以向反射膜提供抗紫外线性。
具体实施方案
总体而言,本文所用的术语和短语具有其本领域公认的含义,其可通过参考标准文本、参考杂志和本技术领域中普通技术人员已知的内容找到。提供以下定义以阐明其在本发明的上下文中的具体用途。
“截止波长”是指电磁辐射的波长,在所述电磁辐射的波长下,组合物或结构(如反射膜的屏蔽层、层或涂层)对于包含大于截止波长的波长的第一光谱区显示出最大透射率的50%的透射率值,并且对于所述电磁辐射的波长而言,包含小于截止波长的波长的第二光谱区的透射率值小于该光谱区的最大透射率的50%。在实施方案中,截止波长是指耐磨层具有的透射率值为所述耐磨层在地面太阳光谱或其部分(例如地面太阳光谱的可见光区)范围内的最大透射率的50%的波长,并且其中耐磨层对小于截止波长的地面太阳光谱的光线或其部分的波长显示小于50%的透射率,例如通过对地面太阳光谱的紫外线区中小于截止波长的光线的波长显示小于50%的透射率。例如,一些耐磨层显示出透射率的变化,其特征在于地面太阳光谱的可见光区中的高透射率值(例如,大于80%或大于90%)和近紫外线区中的透射率快速下降,例如显示出与阶跃函数近似的透射率的变化,其中截止波长对应于下降中的一个点,在该点透射率为地面太阳光谱的可见光区中的最大值的50%。对于一些耐磨层,例如,小于截止波长5nm或任选地10nm的地面太阳光谱的波长的透射率值显著小于50%,例如小于10%,任选地小于1%且任选地对于一些实施方案而言小于0.1%。对于一些耐磨层,例如,大于截止波长5nm或任选地10nm的地面太阳光谱的波长的透射率值显著大于50%,例如大于80%,任选地大于90%,且任选地大于95%。
在某些实施方案中,截止波长指的是地面太阳光谱的紫外线波长,在所述紫外线波长下,组合物或结构(如反射膜的耐磨层、层或涂层)的透射率等于所述组合物或结构在地面太阳光谱的可见光区中的最大透射率值的50%。图9说明了一个示例性实施方案,其确定了耐磨层具有等于所述耐磨层在光谱的可见光区中的最大透射率值(τ最大)的1/2的透射率值时的截止波长(λ截止)。
在实施方案中,50%以上的波长大于截止波长的入射辐射通过具有截止波长的组合物或结构(如膜、层或涂层)透射。例如,对于本发明的一些实施方案,耐磨层对于具有大于截止波长或选自截止波长和2.5μm之间的波长的电磁辐射而言具有大于或等于60%、大于或等于70%、大于或等于80%、大于或等于90%或大于或等于95%的透射率。
“紫外线吸收化合物”指的是吸收紫外线电磁辐射的组合物。在实施 方案中,将紫外线吸收化合物加入至混合物、膜或光学透明材料中以提供通过混合物、膜或光学透明材料的紫外线电磁辐射的至少一部分的吸收率(从而防止或降低透射率)。有用的紫外线吸收化合物包括具有选自345nm至385nm的范围的截止波长的那些。
“耐磨性”指的是层、涂层或材料抵抗通过摩擦或磨损造成的损伤如通过擦伤或刮伤而造成的损伤的性质。在实施方案中,有用的耐磨材料包括丙烯酸类、丙烯酸混合物、聚烯烃、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、热塑性塑料、聚酯、PET。耐磨性可使用标准方法如ASTM标准D4060或其变型评估。在具有耐磨涂层的反射膜的上下文下,有用的耐磨涂层包括但不限于那些耐磨涂层,所述耐磨涂层通过摩擦或磨损而受到损伤时,其对反射膜的镜面反射率没有影响或具有最小的影响,如镜面反射率变化小于2%。
“吸收率”指的是物体或材料吸收光的性质。通常,术语吸收率指的是被物体或材料吸收的光的百分比。在实施方案中,术语吸收率指的是在特定波长下或在特定波长范围内被物体或材料吸收的光的百分比。
在实施方案中,本发明提供了反射膜,其中耐磨层对于波长小于耐磨层的截止波长的电磁辐射的至少一部分具有大于或等于80%、大于或等于90%或大于或等于95%的吸收率。任选地,选择耐磨层的吸收特性以使耐磨层的吸收率对于波长小于耐磨层的截止波长5或10nm的电磁辐射(如地面太阳电磁辐射)而言大于90%。所述吸收特性可例如通过调整存在于耐磨层中的一种以上的紫外线吸收化合物的浓度来选择。
“反射率”和“反射百分比”指的是物体、材料、层、膜或表面的性质。通常,术语反射率指的是被物体或材料反射的光的百分比。在实施方案中,术语反射率指的是在特定波长下或在特定波长范围内被物体或材料反射的光的百分比。
例如,对于本发明的某些实施方案,反射膜在耐磨层的截止波长和2.5μm之间的波长范围内(如在285nm至2.5μm范围内)的反射为大于90%。任选地,反射膜在耐磨层的截止波长和2.5μm之间的波长范围内的反射为大于95%。
“太阳能加权半球反射率”指的是表征太阳能反射器的质量和性能的标准化量度。在某些实施方案中,特定的波长区域有助于并包含太阳能反 射器的太阳能加权半球反射率的一部分。在某些情况下,特定的波长区域不会有助于太阳能反射器的太阳能加权半球反射率,例如如果特定波长区域内的电磁辐射被太阳能反射器吸收。
“太阳辐射”指的是来自太阳的电磁辐射。“地面太阳辐射”指的是通过地球的大气层传输的太阳辐射。“入射太阳辐射”指的是被膜、镜或器件接收的太阳辐射。
“聚合物”指的是由通过共价化学键连接的重复结构单元组成的大分子或一种以上单体的聚合产物,其通常特征在于高分子量。术语聚合物包括均聚物或基本上由单一重复单体亚单元组成的聚合物。术语聚合物还包括共聚物或基本上由两种以上的单体亚单元组成的聚合物,如无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、多嵌段共聚物、接枝共聚物、锥形共聚物以及其他共聚物。有用的聚合物包括有机聚合物、无机聚合物和/或杂化聚合物并且可为无定形状态、半无定形状态、晶态或部分晶态。具有连接单体链的交联聚合物对于一些应用如对于耐磨涂层(ARC)是特别有用的。可用于本方法、装置和装置组件中的聚合物包括但不限于塑料、热塑性塑料和丙烯酸酯。示例性聚合物包括但不限于缩醛聚合物、纤维素聚合物、含氟聚合物、尼龙、聚丙烯腈聚合物、聚酰胺-酰亚胺聚合物、聚酰亚胺、聚芳酯(polyarylate)、聚苯并咪唑、聚丁烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚酰亚胺、聚乙烯、聚乙烯共聚物以及改性聚乙烯、聚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊烯、聚苯醚和聚苯硫醚、聚邻苯二甲酰胺(polyphthalamide)、聚丙烯、聚氨酯、苯乙烯树脂(styrenicresins)、砜类树脂、基于乙烯基的树脂、橡胶(包括天然橡胶、苯乙烯-丁二烯、聚丁二烯、氯丁橡胶、乙烯-丙烯、丁基、腈、聚硅氧烷)、丙烯酸、尼龙、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚烯烃、聚烯烃类、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、热塑性塑料、聚酯、PET或这些的任意组合。“聚合物层”指的是包含聚合物或基本上由聚合物组成的反射膜的层。有用的聚合物层包括但不限于聚合物膜和聚合物涂层。
“光通信”指的是两个物体的相对定位以便电磁辐射可直接地在所述物体之间或间接在所述物体之间被引导,如通过一种以上的介入光学元件例如透镜、反射器、滤光器、光栅等被引导。
“卷式处理方法”指的是一种形成多层膜的方法,其中一卷膜通过从 第一卷筒展开所述膜、施加涂层、与其他卷的膜连接或以其他方式处理该膜并将经处理的多层膜卷绕至第二卷筒上。
图1示出了示例性多层反射膜100的横截面。在此实施方案中,最底层包括粘合剂层101,紧接粘合剂层101上方的层包括金属层102,紧接金属层102上方的层包括聚合物层103并且最上层包括耐磨层104。任选地,在粘合剂层之下施加离型衬层,例如以促进多层反射膜100卷绕至卷筒上。在一个实施方案中,例如,粘合剂层101物理接触并任选地直接结合(例如通过共价键结合、分子间力、范德华力等)至金属层102。在一个实施方案中,例如,金属层102物理接触并任选地直接结合(例如通过共价键结合、分子间力、范德华力等)至聚合物层103。在一个实施方案中,例如,聚合物层103物理接触并任选地直接结合(例如通过共价键结合、分子间力、范德华力等)至耐磨层104。
图2说明了用于制备膜100的卷式处理方法。首先,提供聚合物膜的卷筒203。当聚合物膜从卷筒203展开时,金属层在处理方法过程中沉积202于聚合物膜的一个侧面上。然后,通过施加204A一层未固化的耐磨材料,随后紫外线固化204B,将耐磨层施加于聚合物膜的另一侧面上。最后,在金属层之下施加粘合剂201。为促进所组装的膜缠绕至第二卷筒205上,将卷筒206上的离型衬层施加于粘合剂之下。制备所述膜的替代路径包括但不限于真空沉积法例如溅镀法和热蒸发法以及物理和化学气相沉积。
图3A示出了示例性多层反射膜300A的横截面。此膜类似于图1中示出的膜100,不同之处在于膜300A还包括金属层302之下以及粘合剂层301之上的背面金属保护层305。图3B示出了示例性多层反射膜300B的横截面。此膜类似于图1中示出的膜100,不同之处在于膜300B还包括耐磨层304之下以及聚合物层303之上的粘合促进夹层306。图3C示出了示例性多层反射膜300C的横截面。此膜类似于图1中示出的膜100,不同之处在于膜300C还包括背面金属保护层305和粘合促进夹层306。
图4示出了另一示例性多层反射膜400的横截面。在此实施方案中,最底层包括金属层402,紧接金属层402上方的层包括聚合物层403并且最上层包括耐磨层404。任选地,粘合剂层施加在聚合物层之下,如在膜100中。任选地,在粘合剂层之下施加离型衬层。在一个实施方案中,例 如,金属层402物理接触并任选地直接结合(例如通过共价键结合、分子间力、范德华力等)至聚合物层403。在一个实施方案中,例如,聚合物层403物理接触并且任选地直接结合(例如通过共价键结合、分子间力、范德华力等)至耐磨层404。
图5A示出了示例性多层反射膜500A的横截面。此膜类似于图4中示出的膜400,不同之处在于膜500A还包括金属层502之下的背面金属保护层505。图5B示出了示例性多层反射膜500B的横截面。此膜类似于图4中示出的膜400,不同之处在于膜500B还包括耐磨层504之下和聚合物层503之上的粘合促进夹层506。图5C示出了示例性多层反射膜500C的横截面。此膜类似于图4中示出的膜400,不同之处在于膜500C还包括背面金属保护层505和粘合促进夹层506。
图6示出了另一示例性多层反射膜600的横截面。在此实施方案中,最底层603包括聚合物层,紧接聚合物层603上方的层包括金属层602并且最上层包括耐磨层604。任选地,在聚合物层之下施加粘合剂层。任选地,在粘合剂层之下施加离型衬层。在一个实施方案中,例如,聚合物层603物理接触并任选地直接结合(例如通过共价键结合、分子间力、范德华力等)至金属层602。在一个实施方案中,例如,金属层602物理接触并任选地直接结合(例如通过共价键结合、分子间力、范德华力等)至耐磨层604。
图7A示出了示例性多层反射膜700A的横截面。此膜类似于图6中示出的膜600,不同之处在于膜700A还包括金属层702之下和聚合物层703之上的背面金属保护层705。图7B示出了示例性多层反射膜700B的横截面。此膜类似于图6中示出的膜600,不同之处在于膜700B还包括耐磨层704之下的粘合促进夹层706。图7C示出了示例性多层反射膜700C的横截面。此膜类似于图6中示出的膜600,不同之处在于膜700C还包括背面金属保护层705和粘合促进夹层706。
入射太阳电磁辐射的示例性轨迹通过虚线箭头示意性地示于图1、3A-3C、4、5A-5C、6和7A-7C中,尽管容易理解范围广泛的入射轨迹对本发明反射膜和方法是有用的。如这些图中的示例性的轨迹所示,入射太阳电磁辐射首先与耐磨层相互作用,然后与叠层中的随后的层相互作用。因此,以所公开的几何结构使用具有所选择的截止波长的耐磨层便于通过 减少或阻止能够显著劣化下面的层的入射电磁辐射的透射来保护下面的层(例如金属层、聚合物层和/或粘合剂层)。另外,以所公开的几何结构使用具有所选择的截止波长的耐磨层便于在没有显著劣化下面的层的情况下通过增强被提供反射的下面的层(例如,金属层)有效反射的波长的透射来提高反射的总效率。因此,本发明中的耐磨层的截止波长的选择为太阳能聚集能量应用提供显著的益处。
本发明还可通过以下非限制性实施例理解。
实施例1:通过改性紫外线吸收添加剂的屏蔽特性来提高聚合物膜反射器的太阳能加权反射率
对镜面膜概念极为重要的是纳入紫外线(UV)屏蔽层以保护下层免于光降解。这会阻断可以其他方式反射并从而提高太阳能加权反射率值的太阳光谱的很大一部分(超过可用的地面资源的2.5%)。紫外线屏蔽功能的现实改性可使反射率提高~1至1.5%。这种部分紫外线光谱的“未屏蔽”中的挑战在于确保提供存在于反射器构造的各层中的化学键的充分保护所需的波段未被移除,以便维持整个反射器的必要的耐候性。
为说明发明的此方面,图14提供了叠置图,其示出了:(i)作为波长的函数的太阳辐射度(W/m2/nm)和(ii)作为常规反射膜的波长的函数的光谱半球反射率(%),所述常规反射膜掺入宽带紫外线吸收剂(UVA)组分以向反射膜提供抗紫外线性。如图14所示,由于本技术领域的常规反射膜的宽带紫外线吸收剂(UVA)组分的存在,大量的可回收太阳辐射没有被反射,因而降低了用于聚集太阳能应用的所述膜的总效率。因此,本发明提供了增强可回收太阳辐射且与此同时保护反射膜免于紫外线引发的降解的反射膜。
紫外线吸收剂。市售的镜面膜构造使用宽带紫外线吸收剂(UVA)组分以提供整个叠层的抗紫外线性。在一个实施例中,掺入至丙烯酸膜中的紫外线吸收添加剂特别地设计用于紫外线屏蔽并且不需要保护固有地紫外线稳定的丙烯酸本身。在一个实施例中,耐磨涂层(ARC)需要紫外线吸收剂以赋予其自身用于聚集太阳能收集器应用所需要的长期耐候性。这些紫外线吸收剂的附加益处是一些耐磨涂层显示出与丙烯酸膜几乎相同的光学屏蔽性质。图8示出了两种反射膜构造的光谱半球吸收率。一种情况(红线)示出了被层压紫外线屏蔽丙烯酸膜吸收的光的量。另一情 况(蓝线)示出了被含有UVA的ARC涂层吸收的光的量。吸收率中的差异提供了各屏蔽层的紫外线屏蔽功能的量度。在低于~365nm的波长下,两个曲线几乎完全重叠,表明在所述波长范围内用于耐磨层中的紫外线吸收剂组分提供了与丙烯酸膜几乎相同的紫外线屏蔽性。在~365-400nm之间,ARC与丙烯酸膜之间的光谱差异移动了约2.5nm;这些更高的紫外线波长下的这种小偏移通常将对所述两种屏蔽层之间的耐候性具有最小的影响。
图9示出了涂布于石英上的ARC的光谱透射率的曲线。图9示出了截止波长为约385nm的光谱半球透射率。非常小的结构通过所关注的波长区域(λ>300nm)显示出,除了分离高度吸收的区域与高度透射的区域的相当陡的肩台特征之外。透射率等于50%的波长通常定义为截止波长(λ截止),低于此波长,透射率快速下降至接近于零值。图9表明截止波长为约385nm。
材料如会以其他方式易于受到光解损伤的具有有机键的聚合物因而提供一定水平的紫外线保护。用于一些反射膜中的丙烯酸膜的截止波长非常接近于385nm。图10提供了一系列典型的有机键以及用于断开那些键所需要的相关波长。Blanksby和Ellison提出了更广泛的讨论,其包括多于100种有代表性的有机分子的键离解能。分子键强度能(E)和光子波长通过下式关联:
λ=hc/E,(1)
其中h为普朗克常数且c为光速。图10说明了有机键强度的数值和断开它们所需要的对应光子波长。
所提供的紫外线屏蔽保护的程度为膜或涂层的光密度的函数。此性质通过比尔定律控制:
α(λ)=ε(λ)·L·C,(2)
其中α(λ)是光谱吸收率或光密度,λ是波长,ε(λ)是光谱摩尔吸光系数或消光系数,L是膜或涂层的厚度并且C是紫外线吸收添加剂的浓度。所透射的光的量τ与吸收率呈下式的关系:
□τ(λ)=10-α(λ)=10-ε(λ)·L·C。(3)
因此,阻挡或透射紫外线光子的程度可以以三种方式调整或控制。首先,ε(λ)是所用的UVA类型的固有性质。存在各种紫外线吸收剂组分。 例如,购自UVA添加剂的主要国际供应商CibaSpecialtyChemicals的不同类型的市售紫外线吸收剂产品的光谱性质示于图11中。可看出,可通过选择不同类型的紫外线吸收剂产品来改变截止波长。
提高涂层或膜的厚度将以指数方式降低所有波长下的透射率。此性质可例如通过使用不断增加的厚丙烯酸膜而实现。厚度增加也提高了屏蔽功能的寿命。紫外线吸收剂的连续层为下面的吸收剂分子提供保护,从而使下游的紫外线吸收剂存活更久。
最后,更大的负载量导致紫外线吸收剂的浓度更高,并且因此透射率更低。这还可有效地改变截止波长。对于给定的紫外线吸收剂组分,更高的浓度使截止波长移动至更大的波长。例如,图12示出了与四种紫外线吸收剂组分相关的光谱透射率性质。图12的图a示出了以2%负载量使用几种紫外线吸收剂的耐磨涂层的透射率,并且图12的图b表示4%负载量的数据。A0111481UVA组分的截止波长将λ截止从2%下的~390nm移动至4%下~400nm。
提高的紫外线反射率。太阳能加权半球反射率(SWHR)可通过使用λ截止移动至更低的波长的改性紫外线吸收剂组分而提高。ASTMG173提供了图14中所示的典型/标准地面太阳光谱。
可通过移动截止波长至更低的波长(PSR)来回收的地面太阳光谱源的百分比为在385nm以下可用的太阳光的总量(2.62%)乘以λ截止和现有镜面膜构造的截止波长(385nm)之间的能量密度除以300和385nm之间的总紫外线能量密度(23.4W/m2):

为获得SWHR中增加的百分点,需要包括光谱反射率,ρ(λ),作为被积函数的一部分:

结果绘制于图13中,其示出了作为紫外线吸收剂截止波长的函数的可回收的地面太阳光谱的百分比,以及相对于Cu/Ag/PET的光谱反射率而言太阳能加权半球反射率的相应增加。作为一个实施例,A0111261以及CyasorbUV1164LUVA组分的λ截止≈375nm示于图12中。如果使用这些紫外线吸收剂组分中的一种,则获得额外的0.5%的反射率。
λ截止的另一个目标是355nm。如其光吸收曲线所示,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在290-350nm范围内吸收,并且,同时,其以光解的方式降解[Wypych]。假设通过紫外线涂层保护的最重要区域为300-345nm。因此,355nm的截止波长在保护下面的PET膜以及耐磨涂层方面也是可行的。从图13中可知,将紫外线截止波长降低至~355nm可回收~1.5%的可用太阳光源,其转化为~1.3%的SWHR增加(基于典型的Cu/Ag/PET反射膜构造的光谱反射率)。
参考文献
Kanouni,M.,“DegradationandStabilizationofOrganicCoatings”,CibaSpecialtyChemicalspresentationatNREL,2004年4月8日。
Blanksby,S.J.,andEllison,G.B.,“BondDissociationEnergiesofOrganicMolecules”,Acc.Chem.Res.,卷36,2003,第255-263页。
Wypych,G.,HandbookofMaterialWeathering,第二版,ChemTechPublishing,1995,第357-363页。
U.S.Patent4,307,150forWeatherableSolarReflector,issuedonDecember21,1981.
U.S.Patent4,645,714forCorrosion-resistantSilverMirror,issuedonFebruary24,1987.
U.S.PatentApplicationPublicationUS2012/0011850forBroadbandReflectors,ConcentratedSolarPowerSystems,andMethodsofUsingtheSame,publishedonJanuary19,2012.
ASTMStandardD4060,“StandardTestMethodforAbrasionResistanceofOrganicCoatingsbytheTaberAbraser”.
ASTMG173,“StandardTablesforReferenceSolarSpectralIrradiances:DirectNormalandHemisphericalon37°TiltedSurface”.
太阳城集团纳入的参考文献和变体的陈述
本申请的所有参考文献(例如专利文献,包括发布的或授权的专利或等同物;专利申请公开物;以及非专利文献或其他来源的材料)在此以其全部内容通过引证的方式纳入本说明书,如同各自通过引证的方式纳入本文一样,只要各参考文献至少部分地不与本申请中的公开内容不一致即可(例如,部分不一致的参考文献除了所述参考文献部分不一致的部分之外通过引证的方式纳入本文)。
本文已使用的术语和表达方式用作说明性术语而非限制性术语,并且在使用所述术语和表达方式中并不旨在排除所示和所述的特征或其部分的任何等价物,但应认识到在本发明所要求的范围内可作出各种修改。因此,应理解,尽管本发明已经通过优选的实施方案、示例性的实施方案以及任选的特征具体地公开,但本领域技术人员可对本文所公开的概念作出修改和变化,并且所述修改和变化被认为在所附权利要求定义的本发明的范围内。本文提供的具体实施方案为本发明的可用实施方案的实例,并且对于本领域普通技术人员而言显而易见的是本发明可使用本说明书中所述的装置、装置组件、方法步骤的大量变型来进行。如对本领域普通技术人员显而易见的是,方法和本发明的方法可用的设备可包括大量的任选组合物和加工元件和加工步骤。
本说明书中所提及的所有专利和出版物均表明了本发明所属领域中的普通技术人员的技术水平。本文所引用的参考文献全文以引证的方式纳入本说明书,以表明在其申请日为止的情况下的本技术领域的状态,并且此太阳城集团可旨在用于本文中,如果需要,排除(例如,弃权)现有技术中的具体实施方案。例如,当要求保护一种化合物时,应理解,现有技术中已知的化合物--其包括本文公开的参考文献(特别是在所参考的专利文件中)中公开的某些化合物--并不旨在包括在所述权利要求中。
当本文公开取代基群组时,应理解,这些群组的所有单独成员和可使用所述取代基形成的所有子群(subgroup)和集合(class)分别被公开。当本文使用马库什(Markush)群组或其他群组时,所述群组的所有单独成员和所述群组可能的所有结合和子结合均旨在分别包括在本文中。如本文所用,“和/或”意指被“和/或”隔开的列表中的项目的一个、所有或 任意组合均包括在列表中;例如“1、2和/或3”等同于“1”或“2”或“3”或“1和2”或“1和3”或“2和3”或“1、2和3”。
所述或所示例的组分的每个配方或组合皆可用于实践本发明,除非另有说明。材料的具体名称旨在为示例性的,因为人们知道本领域普通技术人员可以不同的方式命名相同的材料。本领域普通技术人员应理解,在本发明的实践中可使用除具体示例的那些之外的方法、装置元件、起始材料和合成方法,而无需借助过度的实验。所有本领域已知的任何此类方法、装置元件、起始材料和合成方法的功能等价物均旨在包括在本发明中。当说明书中给出一个范围时,例如,温度范围、太阳城集团范围、组成或浓度范围,所有的中间范围和子范围以及包括在给出的范围中的所有单个值均旨在包括在本公开中。应理解,包括在本说明书中的范围或子范围内的任何子范围或单个值均可从本文中的权利要求中排除。
如本文所用,“包含(comprising)”与“包括(including)”、“含有(containing)”或“特征在于(characterizedby)”同义,且为包含性的或开放性的且不排除其他未提及的元素或方法步骤。如本文所用,“由……组成(consistingof)”排除所要求的元素中未示出的任何元素、步骤或成分。如本文所用,“基本上由……组成(consistingessentiallyof)”不排除不会实质性地影响所要求的基础特征和新颖特征的材料或步骤。术语“包含(comprising)”在本文中的任何叙述,特别是在组合物的组分的描述中或在装置的元件的描述中,都应理解为包括基本上由所述的组分或元件组成的或由所述的组分或元件组成的那些组合物和方法。本文中适当地例证性地描述的本发明可在缺少本文中没有具体公开的任意元素或任意多个元素、任意限制或任意多个限制的情况下实践。
必须注意,如本文和所附的权利要求书中所用,单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”包括复数引用,除非上下文中另有明确地说明。因此,例如,对“一层(alayer)”的提及包括多个所述层及其本领域普通技术人员已知的等价物,等等。此外,术语“一个(种)(a)”(或“一个(种)(an)”)、“一个(种)以上”和“至少一个(种)”在本文中可互换地使用。还应注意,术语“包含(comprising)”、“包括(including)”和“具有(having)”可互换地使用。表达“权利要求XX-YY中任一项的”(其中XX和YY是指权利要求编号)旨在以可替 换的形式提供多项从属权利要求,并且在某些实施方案中,其可与表达“如在权利要求XX-YY中任一项的”互换。
已使用的术语和表达方式用作说明性的术语而非限制性的术语,并且在使用所述术语和表达方式中并不旨在排除所示和所述的特征或其部分的任何等价物,但应认识到在本发明所要求的范围内可作出各种修改。因此,应理解,尽管本发明已经通过优选的实施方案以及任选的特征具体地公开,但本领域普通技术人员可对本文所公开的概念作出修改和变化,并且所述修改和变化被认为在本发明由所附的权利要求所定义的范围内。

关 键 词:
太阳能 加权 反射率 聚合物 反射
  专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
太阳城集团本文
本文标题:高太阳能加权反射率聚合物膜反射器.pdf
链接地址:http://zh228.com/p-6409570.html
太阳城集团我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

copyright@ 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
 


收起
展开
葡京赌场|welcome document.write ('');