用于太陽能應(yīng)用的反射層系統(tǒng)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于太陽能應(yīng)用的前側(cè)鏡的反射層系統(tǒng)RSS及其制造方法，所述反射層系統(tǒng)RSS包括在基底S上的在太陽光譜中具有高反射性的層。為了在彎曲和平坦基底S上實(shí)現(xiàn)這種反射層系統(tǒng)RSS且同時(shí)保持低的材料用量并獲得較高TSR值，將金屬反射功能層F、金屬反射層R和作為覆蓋層D的透明的介電保護(hù)層沉積在所述基底S上，所述透明的介電保護(hù)層含有金屬的氧化物、氮化物或氮氧化合物或者半導(dǎo)體并且其厚度為500nm或更大，優(yōu)選大于1μm。
【專利說明】用于太陽能應(yīng)用的反射層系統(tǒng)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于太陽能應(yīng)用的前側(cè)鏡的反射層系統(tǒng)，其具有在太陽光譜中高度反射且沉積在基底上的層。本發(fā)明還涉及制造反射層系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]反射層系統(tǒng)長期以來已用于我們生活的許多領(lǐng)域中；然而，現(xiàn)今其變得越來越重要，例如對于解決能量問題用的鏡子。而用于常規(guī)室內(nèi)應(yīng)用的鏡子需要“僅”反射光譜的可見部分，對于太陽能應(yīng)用來說，其必須盡可能反射太陽光譜的整個(gè)范圍。
[0003]至于鏡子，根據(jù)基底哪一側(cè)實(shí)現(xiàn)主要反射，大體上，在此處區(qū)分為前側(cè)鏡和后側(cè)鏡。
[0004]經(jīng)常借助于濕化學(xué)法將反射涂層沉積在基底例如玻璃或塑料上來制造反射層系統(tǒng)以用于室內(nèi)和室外應(yīng)用，例如太陽能應(yīng)用(CSP—聚光太陽能)。根據(jù)上述定義，這涉及其中在每種情況下相對于光入射將反射涂層設(shè)置在基底后側(cè)(后側(cè)鏡)或其前側(cè)(前側(cè)鏡)的鏡子。根據(jù)具體應(yīng)用和關(guān)于機(jī)械、化學(xué)和環(huán)境相關(guān)耐久性的相關(guān)要求，必須相對于大氣永久性保護(hù)鏡子的反射涂層。
[0005]關(guān)于彎曲鏡，例如對于拋物面槽式發(fā)電廠中的CSP應(yīng)用來說，原則上于此處涂布彎曲玻璃。那是指首先對平坦基底進(jìn)行熱彎曲并且在所述工藝中也可能進(jìn)行鋼化或?qū)ζ溥M(jìn)行熱處理，且接著以濕化學(xué)、物理方法或這兩種方法的組合僅對其涂布反射層或反射層系統(tǒng)和可能的附加保護(hù)層。
[0006]對太陽反射器的質(zhì)量至關(guān)重要的尤其是其太陽光總反射率(TSR)的值，即其反射太陽輻射的能力。甚至在外后視鏡的情況下，除由基底所致的吸收損失之外，這個(gè)值主要由其涂層的反射率決定。為了獲得最高的可能反射，此處優(yōu)選使用銀作為反射層。在后側(cè)鏡的情況下，通常使用吸收特別低并且透明度高的基底，例如所謂的白玻璃或太陽能玻璃。在后側(cè)，在這種情況下接著由銅層封閉所述銀層，所述銅層同時(shí)也用作隨后保護(hù)漆涂層的界面層。
[0007]因?yàn)檫@種鏡子在其應(yīng)用中還必須耐受高的機(jī)械負(fù)荷例如強(qiáng)風(fēng)，并且必須甚至在高負(fù)荷下仍幾何尺寸穩(wěn)定，所以基底厚度不能低于最小厚度。太陽能鏡的厚度現(xiàn)今通常為4mm。即使使用高純度白玻璃或太陽能玻璃，也不能在基底材料制造中任意降低基底材料的光吸收，且因此構(gòu)成關(guān)于后側(cè)太陽能鏡的TSR的限制因素之一。
[0008]制造這種鏡子的工藝通常如下所示。在預(yù)先所需的適當(dāng)處理之后，如果合適，則再次對基底進(jìn)行拋光和洗滌，所述適當(dāng)處理可包括切成所需形狀、研磨基底邊緣、彎曲和/或熱處理平坦或已經(jīng)彎曲的基底以及其它步驟。任選地，隨后在其仍然濕潤時(shí)，向其提供具有膠粘促進(jìn)作用的溶液，例如二氯化錫，以用于活化目的。然后使薄片相繼穿過涂布臺，在所述涂布臺中用銀濕化學(xué)涂布薄片，然后直接用銅涂布所述薄片。之后直接用漆涂布或用多級漆體系的多種漆進(jìn)行涂布。然后，在150°C -200°C下干燥整個(gè)涂層。
[0009]在已知系統(tǒng)中，所施加的銀的厚度處于約120nm和150nm之間，銀對于反射重要但也是成本密集型的材料，從而導(dǎo)致相對較高的材料成本。此外，在彎曲基底的情況下，例如，證明如下現(xiàn)象是不利的:在濕化學(xué)涂布基底凸面期間，最初液體銀和/或銅溶液因重力而流到基底邊緣且在那里產(chǎn)生較高層厚，對于銀，所述層厚經(jīng)常在例如150nm的范圍內(nèi)。這種效果顯著增加材料的用量且導(dǎo)致層厚不均勻性，在這個(gè)數(shù)量級下不能為多種應(yīng)用所容許。
[0010]根據(jù)基底的吸收性質(zhì)和其厚度，例如在太陽能玻璃厚度4mm的情況下，可借助于所述方法制造TSR為93%-94%的鏡子。這個(gè)值低于例如從銀的相應(yīng)表列光學(xué)數(shù)據(jù)的模擬計(jì)算得到的可獲得值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，目的在于提供在彎曲和平坦基底上的用于太陽能應(yīng)用的反射層系統(tǒng)，以及可在減少使用材料的情況下獲得更高TSR值的制造該反射層系統(tǒng)的方法。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)所述目的，提出根據(jù)權(quán)利要求1所限定的反射層系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利要求13所限定的其制造方法。相關(guān)的從屬權(quán)利要求提出本發(fā)明的有利構(gòu)造。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的反射層系統(tǒng)允許所述構(gòu)造作為前側(cè)鏡，因此，關(guān)于所述基底的材料和關(guān)于其厚度和形狀，都存在大得多的變化性，而不損失機(jī)械和化學(xué)耐久性。這也包括以下事實(shí):首先涂布平坦基底且在涂布之后進(jìn)行彎曲或進(jìn)行熱處理以達(dá)到其它目的。此外，除玻璃之外，也可將例如塑料或金屬用作基底。除板狀材料和膜之外，條狀材料和膜也是可行的。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，所述反射層系統(tǒng)包括如下的金屬反射層，該金屬反射層當(dāng)本身單獨(dú)考慮時(shí)不必不透光。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)所述反射層系統(tǒng)的最大太陽光反射，特別是如果其已根據(jù)一種方法構(gòu)造濺射，則所需的反射層厚度遠(yuǎn)小于濕化學(xué)法中所用的反射層厚度。
[0015]也稱為不透明層的不透光層為如下厚度的層:該厚度使得該不透光層不再展現(xiàn)透射，即，太陽光總透射率(TST)小于0.1%，且因此達(dá)到其最大反射或吸收。在銀的情況下，由約100nm-120nm的層厚度開始，該層為不透明的。相反地，如果制造顯著薄于實(shí)現(xiàn)最大反射所必需的厚度且因此仍展現(xiàn)小比例透射率的反射層，則可借助于一些其它合適材料的另外的反射層，來實(shí)現(xiàn)用單獨(dú)的不透明反射層實(shí)現(xiàn)的基本相同的全反射，所述另外的反射層相對于光入射方向配置在高反射性反射層之后。
[0016]在這種情況下，這種另外的材料可具有顯著低于所述反射層的單獨(dú)的反射，其也允許使用廉價(jià)的非貴金屬。配置在所述反射層之后的第二層因此不僅可用于反射，而且可用于額外的功能，特別是用于保護(hù)所述反射層。因此，在下文將其認(rèn)定為反射功能層，以便更好地區(qū)分。
[0017]對于所述反射層和所述功能層的多種材料組合，可能有利的是，不將這兩層配置成彼此直接相鄰，而是將膠粘促進(jìn)層插于這兩層之間。這種膠粘促進(jìn)層可具有非常小的層厚度；小于Inm便足夠。該膠粘促進(jìn)層無需必須在功能層上形成閉合的層或表面；相反地，也可將所述膠粘促進(jìn)層視作所謂的晶種層。
[0018]為了提高所述反射層系統(tǒng)對所述基底的膠粘性，可預(yù)處理面對所述反射層系統(tǒng)的基底表面。根據(jù)用于這種目的層系統(tǒng)和方法的多種構(gòu)造，在真空下借助于電暈放電或熱學(xué)處理(熱處理)，通過等離子體處理，這是可行的。任選地，也可將膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層沉積在所述基底上。這個(gè)層也無需必須在所述基底上形成閉合的層或表面，且因此也可將其視作所謂的晶種層。因此，此處非常小的層厚度便足夠。其通常小于5nm。
[0019]以此方式制造的反射層系統(tǒng)滿足關(guān)于通過多種標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)進(jìn)行測試的化學(xué)和熱學(xué)耐久性和膠粘強(qiáng)度的必需要求。在這種情況下，所提及的預(yù)處理步驟也可以彼此組合。那也包括以下事實(shí):除沉積膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層以外，也可在真空下實(shí)現(xiàn)等離子體處理和/或熱處理。
[0020]在預(yù)處理或多個(gè)預(yù)處理的組合的情況下，可省去在現(xiàn)有技術(shù)濕化學(xué)涂布的情況中所用的基底的化學(xué)活化。
[0021]為了以針對性的方式改善和設(shè)置光學(xué)性質(zhì)，所述方法的一種構(gòu)造包括如下的交互層系統(tǒng)，該交互層系統(tǒng)包含至少一種如下的層序列，所述層序列具有低折射率介電層和高折射率介電層。這種交互層系統(tǒng)在此處適用于例如增加反射。
[0022]此外，為了提高膠粘性的目的并且同時(shí)免受因反射層系統(tǒng)的進(jìn)一步處理而擴(kuò)散至所述反射層中工藝的影響，可在所述反射層和所述交互層系統(tǒng)之間配置膠粘促進(jìn)和阻擋層。幾納米、優(yōu)選小于Inm的范圍內(nèi)的非常小的厚度，對于所述膠粘促進(jìn)和阻擋層同樣是足夠的。
[0023]在不另外引入氧或另外引入極少氧的情況下，通過DC (直流)或MF (中頻)濺射，可從金屬或陶瓷靶材沉積在反射層和透明的介電和反射增加交互層系統(tǒng)的第一層之間的薄膠粘促進(jìn)和阻擋層，以及同樣地沉積在反射層和功能層之間的上述膠粘促進(jìn)層。在這種情況下，與從金屬靶材完全反應(yīng)性沉積相比，需要顯著更少的氧。特別地，因此顯著減少在濺射所述膠粘促進(jìn)和阻擋層期間例如銀反射層的表面氧化。
[0024]將以此方式制造的層首先用作在兩側(cè)分別相鄰的層之間的膠粘層，即金屬反射層和另外的層之間的膠粘層。其次，其構(gòu)成反射層就后續(xù)涂布工藝過程中的氧化而言的保護(hù)層。當(dāng)沉積二氧化硅時(shí)，這特別適用，所述二氧化硅優(yōu)選作為所述交互層系統(tǒng)的第一低折射率層并且在其等離子體中含有氧。
[0025]此外，所述膠粘促進(jìn)層和所述膠粘促進(jìn)和阻擋層可保護(hù)所述反射層在熱彎曲和/或熱處理工藝期間不發(fā)生氧化。根據(jù)本發(fā)明的層系統(tǒng)因此適用于使彎曲反射系統(tǒng)首先沉積在平坦基底上并且然后僅進(jìn)行彎曲。
[0026]在這種情況下，選擇所述膠粘促進(jìn)層和所述膠粘促進(jìn)和阻擋層的層厚度，以使在熱處理和/或彎曲期間僅僅這些層而非所述反射層被氧化，因此實(shí)現(xiàn)最低的反射損失。然而，所述層的厚度必須足夠大，以完全結(jié)合在熱處理期間通過擴(kuò)散而輸送的氧，或者阻擋所述氧擴(kuò)散到所述反射層。取決于所述材料，在彎曲之后，同樣地也在熱處理之后，所獲得的TSR值可能高于彎曲之前的。特別地，具有無吸收性或低吸收性氧化物的金屬，例如Al、Zn、Sn、S1、Ti和NiCr，適于這種情況，其中對于各種應(yīng)用，例如對于不必高度透明的層，其氧化或完全氧化不是必需的。因此，能夠以金屬狀態(tài)或者亞化學(xué)計(jì)量或化學(xué)計(jì)量氧化的狀態(tài)，來沉積所述膠粘促進(jìn)層和所述膠粘促進(jìn)和阻擋層。
[0027]另外，如下的可能性提供了眾多其它優(yōu)勢:首先用全反射層系統(tǒng)或其至少一些層涂布基底，然后僅將其彎曲。因?yàn)樵摶椎钠矫嫘再|(zhì)，所以可將許多不同方法用于涂布，特別是包括陰極濺射，其在平面基底和已經(jīng)彎曲的基底上都能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)膠粘性、高度反射性并且同時(shí)非常薄的層。就這而言，已知方法能夠?qū)崿F(xiàn)偏差最多為±1.5%的層厚度，從而允許在整個(gè)基底上均勻沉積最小的所需層厚度。對于所述功能和反射層，可更精確調(diào)整的層厚度有利于層厚度小的所述反射層系統(tǒng)，因?yàn)橛纱丝芍圃毂旧韱为?dú)并非不透光的各個(gè)層。
[0028]在所述反射層系統(tǒng)的情況下，彎曲基底形式是可行的，由此將反射層系統(tǒng)配置在凹面上，即基底的向內(nèi)彎曲側(cè)，其中在彎曲期間將該層壓縮，和配置在凸側(cè)，從而在彎曲期間延展所述層。兩種形式的組合也是可行的，條件是上述基底支持這種彎曲。
[0029]然而，濕化學(xué)法同樣也是可行的，其可用以在平面基底上制造均勻?qū)?。例如，可采用溶膠-凝膠法，其涉及沉積由膠態(tài)分散物、即所謂溶膠組成的通常非金屬無機(jī)或混合聚合材料。為了涂布的目的，首先將涂布溶液施加在所述基底上，然后任選地在溫度的作用下進(jìn)行干燥。貫穿涂布和干燥，進(jìn)行水解和縮合反應(yīng)，直到聚集體已變成固體膜為止。
[0030]與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，在所有情況下并且由于所導(dǎo)致的層材料的材料節(jié)省，不同沉積方法導(dǎo)致顯著的成本節(jié)省。
[0031]補(bǔ)充地或可選地，在材料和厚度方面與上述膠粘促進(jìn)層和膠粘促進(jìn)和阻擋層一樣，也可在所述基底上制造所述膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層，以便如上所述也借助于這種層來獲得對所述功能和反射層的保護(hù)以免其在彎曲或熱處理期間被氧化。對于這種層的功能和構(gòu)建，因此參照關(guān)于所述膠粘促進(jìn)和阻擋層的上述說明。
[0032]通過由金屬的氧化物、氮化物或氮氧化合物或者半導(dǎo)體組成的透明介電的厚覆蓋層，形成上述反射層系統(tǒng)的終止處。在這種情況下，將“厚”視作層厚度為至少500nm，以在不必接受TSR值顯著損失的情況下獲得足夠的機(jī)械和化學(xué)耐久性。根據(jù)這些要求，大于I μ m的層厚度也可能是必需的。
[0033]令人驚訝地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)厚覆蓋層也支持沉積所述反射層系統(tǒng)之后的熱彎曲或熱處理，因?yàn)榕c具有顯著更小層厚度的常規(guī)覆蓋層相比，具有如下厚覆蓋層的根據(jù)本發(fā)明的彎曲反射層系統(tǒng)具有至少相同的TSR值，該厚覆蓋層由金屬的氧化物、氮化物或氮氧化合物或者半導(dǎo)體組成。
[0034]如果所述層在其成比例的材料組成和與此相關(guān)的其在厚度上的形態(tài)方面會根據(jù)各種構(gòu)造而變化，則可進(jìn)一步促進(jìn)所述厚覆蓋層對于熱彎曲和/或熱處理的這種適合性。這可通過沉積具有相互不同的金屬或半導(dǎo)體和氧和/或氮比例的不連續(xù)子層來完成。可選地，梯度層也是合適的，其成比例的材料組成隨著層厚度連續(xù)變化。特別地，因?yàn)閷雍穸却?，所以一個(gè)覆蓋層中的兩種實(shí)施方式的組合也是可行的，也就是說，沉積不連續(xù)的子層，其中的至少一個(gè)，同樣可選地多個(gè)，表現(xiàn)為梯度層。
[0035]例如可借助于光學(xué)模擬計(jì)算來確定根據(jù)本發(fā)明的反射層系統(tǒng)的可能層厚度。在這方面已經(jīng)確定，在如下層系統(tǒng)的情況下，可以獲得僅比其后具有任意其它層的例如120-150nm厚即不透光的銀層低約0.1%的太陽光總反射，該層系統(tǒng)例如由以下組成:作為反射層R的至少65nm厚的銀層，和位于其后的約45nm厚的由不同金屬組成的反射功能層F。這使材料成本大幅地節(jié)省了幾乎50%。
[0036]用于所述反射層R的材料可不同于上述銀。根據(jù)本發(fā)明，這樣的金屬，例如鋁、金、鉬，也是可行的，或者含有至少一種所述材料的合金也是可行的。所提及的金屬都具有同等高的太陽光反射，如合適，對于特定波長具有同等高的太陽光反射，例如金和鉬，且因此適于所述反射層系統(tǒng)。如果合適，則可根據(jù)金屬材料、反射功能層F通過試驗(yàn)或通過模擬以確定所需最小層厚度，從而可獲得最大反射。例如，對于銀與銅的上述層組合，確定最小的銀層厚度為60nm，且對于銀與銅的層組合，所述銀層的厚度優(yōu)選在40nm和IOOnm之間，尤其在60nm和90nm之間。
[0037]如下的材料適合作為所述金屬反射功能層F，所述材料例如是銅、鎳、鉻、優(yōu)質(zhì)鋼、硅、錫、鋅、鑰或含有至少一種所述金屬的合金。使用這些材料，可將反射性質(zhì)與機(jī)械和/或化學(xué)防護(hù)結(jié)合。
[0038]多種材料也可用于所述交互層系統(tǒng)的介電層，其中相對于彼此將折射率評估為高折射率和低折射率。例如，可將氧化鈦或者氧化鈮(Nb2O5)用作高折射率層。例如，可將氧化硅或氧化鋁(Al2O3)或氟化鎂(MgF2)用作低折射率層。對于材料組合，必需考慮折射率變化以獲得增加反射的效果。
[0039]因?yàn)閷⒎瓷鋵酉到y(tǒng)實(shí)施為前側(cè)鏡和上述反射促進(jìn)措施，其也可隨后應(yīng)用于彎曲鏡，所以可獲得具有96%的TSR或更高的反射值，其比從后側(cè)鏡獲知的值高數(shù)個(gè)百分點(diǎn)。作為材料，例如，TiO2或Nb2O5被證明有利于任選交互層系統(tǒng)的高折射率介電層，而Si02、Al203或MgF2因其光學(xué)、機(jī)械和/或化學(xué)性質(zhì)而被證明有利于低折射率介電層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]下文將根據(jù)例示性實(shí)施方式更詳細(xì)地說明本發(fā)明。在相關(guān)附圖中，
[0041]圖1示出作為前側(cè)鏡的反射層系統(tǒng)，而
[0042]圖2示出作為彎曲基底上的前側(cè)鏡的反射層系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0043]在根據(jù)圖1的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的反射層系統(tǒng)具有以下的層構(gòu)造，從基底向上看，所述層構(gòu)造在光入射的方向(通過箭頭識別)具有如下所述的層厚度:
[0044]
S 基底
HD 摻雜鋁的氧化鋅(ZAO)或氧化鈦(TiO2) ； 3 nm
F 鎳-鉻(NiCr) ； 45 nm
R 銀(Ag) ； 75 nm
HB ZAO 或 TiO2; I nm
WS 氧化硅(SiO2) ; 58 nm 和 TiO2; 27 nm
D SiO2或氮氧化硅(SiOxNy) ； 1200 nm
[0045]根據(jù)IS09050:2003，用這樣的前側(cè)鏡反射層系統(tǒng)獲得大于96%的太陽光總反射。
[0046]為了制造所述層系統(tǒng)，通過磁控管濺射將所述層相繼沉積在經(jīng)過相應(yīng)謹(jǐn)慎地拋光、洗滌和干燥的基底S上，例如浮法玻璃上?？蛇x地，磁控管濺射與其它PVD方法例如電子束蒸發(fā)，或CVD或PECVD方法或另外濕化學(xué)涂布法的組合，也是可行的。
[0047]在通過濺射進(jìn)行涂布之前，可任選地在真空中對基底S進(jìn)行等離子體預(yù)處理。出于這個(gè)目的，例如，在2-5X10_2毫巴的壓力下，在可含有氬氣、氧氣、CDA (壓縮干燥空氣)或氮?dú)饣蚱淙我饣旌衔锏南”怏w氣氛中，引發(fā)DC或MF電暈放電，將所述基底的待稍后涂布的那側(cè)暴露于所述DC或MF電暈放電。電暈持續(xù)時(shí)間為0.5分鐘至5分鐘。[0048]可選地，也可在涂布之前加熱基底S。根據(jù)也可組合的預(yù)處理步驟，然后可任選地沉積一個(gè)或多個(gè)膠粘層HS。
[0049]在示例性實(shí)施方式中，在另外引入氧的靶材材料的濺射特征的完全反應(yīng)性MF模式中，從所述金屬靶材沉積單一的膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層HD。然而，可選地，其也可在另外引入或不引入氧的情況下以DC或MF模式從陶瓷靶材沉積。在以MF模式從金屬靶材進(jìn)行反應(yīng)性涂布的情況下，以氧化模式操作濺射工藝。在這種情況下實(shí)現(xiàn)與低濺射率相關(guān)的特別密集的等離子體。這會改善總是結(jié)合于基底表面的水的除去，和僅必須以小于5nm的值非常細(xì)沉積的膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層HD的最優(yōu)形成。此外，將通常對膠粘強(qiáng)度具有極不利影響的含碳雜質(zhì)氧化，以形成可通過真空泵運(yùn)出的氣態(tài)二氧化碳。
[0050]通過DC濺射或通過脈沖DC濺射從金屬靶材沉積所述兩個(gè)金屬反射層F、R。在示例性實(shí)施方式中，其分別由鎳-鉻和銀組成?？蛇x地，其也可由上述材料中的另一種組成。[0051 ] 在這種情況下，通過DC、脈沖DC或MF濺射從陶瓷靶材沉積如下的薄膠粘促進(jìn)和阻擋層HB，其處于反射層R和透明的介電和反射增加交互層系統(tǒng)WS的第一層之間。同樣,在所述膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層HD的情況下，這可在未另外引入氧或另外引入極少量氧的情況下實(shí)現(xiàn)，其中與從金屬靶材進(jìn)行反應(yīng)性沉積相比，需要顯著更少的氧。因此，顯著減少了在濺射這種膠粘促進(jìn)和阻擋層HD期間的銀的表面氧化。還要求所述膠粘促進(jìn)和阻擋層HB僅具有非常小的厚度，確切地說小于Inm的厚度。首先將由此制造的層用作所述金屬銀和所述介電交互層系統(tǒng)WS之間的膠粘層。其次它構(gòu)成與氧化有關(guān)的銀的保護(hù)層，所述氧化是由后續(xù)的反應(yīng)性沉積工藝引起，特別是在沉積優(yōu)選作為所述交互層系統(tǒng)WS的第一層的二氧化硅的期間，并且其等離子體在涂布期間含有氧。
[0052]下一個(gè)步驟是在反應(yīng)性MF模式中沉積如下的交互層系統(tǒng)，其至少包括一個(gè)低折射率介電層和一個(gè)高折射率介電層，例如低折射率SiO2和高折射率TiO2。
[0053]之后接著是作為覆蓋層D的足夠厚的保護(hù)層。這種保護(hù)層必須高度透明，并且如所述交互層系統(tǒng)的兩層那樣，也可通過物理氣相沉積(PVD)，例如通過反應(yīng)性MF濺射或電子束蒸發(fā)、通過CVD或PECVD或另外濕化學(xué)方式(WCD)制造。
[0054]如所述的，可優(yōu)選通過合適的濺射方法實(shí)現(xiàn)所述多個(gè)層的沉積，從而可制造特別密實(shí)和致密的層。其原因在于，在涂布期間在真空中以此方式沉積的成層粒子的粒子能量高。在這種情況下，這些層的電性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)幾乎達(dá)到相應(yīng)固體的那些性質(zhì)。適當(dāng)選擇沉積參數(shù)，可以在寬范圍內(nèi)影響所述層的晶體結(jié)構(gòu)。
[0055]使用PVD技術(shù)的另外的優(yōu)勢在于以下事實(shí):甚至在大的基底寬度上也能夠?qū)崿F(xiàn)極均勻的層厚度分布。例如，對于3.21m基底寬度上的大面積建筑玻璃應(yīng)用，可獲得距平均值小于+/_1.5%的層厚度偏尚。
[0056]除上文優(yōu)選用于個(gè)別層的濺射方法的關(guān)于組成和層結(jié)構(gòu)的變體以外，還可用靶材方式進(jìn)一步影響其性質(zhì)。為了滿足由各個(gè)層構(gòu)成的特定要求，引入濕化學(xué)法同樣任選地是可行的。
[0057]任選地，可以在真空中，在涂布銀之后或另外僅在涂布后續(xù)層之一后，在將經(jīng)過涂布的薄片例如從真空裝備取出之前，將具有濺射層系統(tǒng)的基底加熱。在這種情況下，通過加熱濺射層，形成關(guān)于銀反射最優(yōu)的晶體結(jié)構(gòu)，且因此產(chǎn)生甚至更高的TSR值。
[0058]因?yàn)榭赏ㄟ^PVD方法沉積在所有位置處都具有所期望層厚度的層，并且因?yàn)橐源朔绞匠练e的層不能“脫離”，所以除平面基底之外，根據(jù)本發(fā)明的方法還特別適用于至少部分具有彎曲、凸面或凹面形狀的彎曲基底。
[0059]圖2示例在彎曲基底上的根據(jù)本發(fā)明的反射層系統(tǒng)RSS的構(gòu)造，其中用以下方式修改根據(jù)圖1的反射層系統(tǒng)RSS的沉積:可在沉積所述反射層系統(tǒng)RSS之后進(jìn)行彎曲，并且仍然可獲得所提及的高TSR值。
[0060]也將所述反射層系統(tǒng)RSS的上述組成用于可彎曲的變體。在這方面，可參考上述說明。
[0061]差異僅在于在功能層和反射層之間的額外的薄的即厚度小于Inm的膠粘促進(jìn)層H的沉積，以及所述膠粘促進(jìn)和阻擋層HB和膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層HD的沉積模式。作為膠粘促進(jìn)層H的材料，可將相同材料用于膠粘促進(jìn)和阻擋層HB和膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層HD，即金屬或Zn、S1、Sn、T1、Zr、Al、N1、Cr的氧化物或其化合物。
[0062]在未另外引入氧或另外僅引入極少量氧以使其相對于所引入惰性工藝氣體的比例小于10%的情況下，通過DC濺射、脈沖DC濺射或MF濺射，從陶瓷靶材，從金屬靶材，沉積這三層。因此，這些層是以未氧化狀態(tài)存在，或者僅起初在涂布后直接以氧化狀態(tài)存在。
[0063]在根據(jù)圖2的示例性實(shí)施方式中，此外從氧化硅或氮氧化硅的兩個(gè)不連續(xù)子層TD制造所述覆蓋層，其中氮比例向著該反射層系統(tǒng)RSS的表面而增大。
[0064]在后續(xù)工藝步驟中，將用這種反射層系統(tǒng)RSS涂布的基底S切至所需尺寸，在其邊緣處進(jìn)行研磨，然后進(jìn)行熱彎曲。在這種情況下，將基底S熱彎曲，即加熱至其軟化點(diǎn)以上的溫度，就玻璃來說是在約600°C至650°C的范圍內(nèi)，并且產(chǎn)生期望的形狀。例如，此處已知在這個(gè)溫度范圍中操作的重力 彎曲爐。根據(jù)最終溫度和冷卻方法，在這種情況下同時(shí)也可對經(jīng)過涂布的基底S進(jìn)行熱處理和/或鋼化。此外，所述反射層系統(tǒng)RSS的結(jié)構(gòu)缺陷在這種處理期間退火并且提供甚至更高的TSR值。根據(jù)涂層，可在保護(hù)氣體下或在空氣中進(jìn)行
所述彎曲工藝。[0065]與圖1中的相應(yīng)值相比，在根據(jù)圖2的反射層系統(tǒng)RSS的情況下，在彎曲之后可進(jìn)一步增大TSR值。由此獲得大于97%的TSR值。[0066]附圖標(biāo)記[0067]S基底[0068]O經(jīng)過預(yù)處理的表面[0069]HD膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層[0070]F金屬反射功能層[0071]H膠粘促進(jìn)層[0072]R金屬反射層[0073]HB膠粘促進(jìn)和阻擋層[0074]WS交互層系統(tǒng)[0075]D覆蓋層[0076]TD子層[0077]RSS反射層系統(tǒng)
【權(quán)利要求】
1.一種用于太陽能應(yīng)用的反射層系統(tǒng)，從基底向上看，所述反射層系統(tǒng)包括以下組成部分:-基底(S)，-金屬反射功能層(F)，-金屬反射層(R)，和-作為覆蓋層(D)的透明的介電保護(hù)層，所述介電保護(hù)層含有金屬的氧化物、氮化物或氮氧化合物或者半導(dǎo)體，所述介電保護(hù)層的厚度為500nm或更大，優(yōu)選大于I μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射層系統(tǒng)，其中所述金屬反射層(R)和所述金屬反射功能層(F)總共具有如下的厚度，該厚度使得所述金屬反射層(R)和所述金屬反射功能層(F)結(jié)合起來不透光，但是所述金屬層(R、F)中的一者或兩者本身并非這種情況。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的反射層系統(tǒng)，其中將所述金屬反射層(R)配置成與所述金屬反射功能層(F)相鄰。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的反射層系統(tǒng)，其中所述功能層(F)由銅、鎳、鉻、優(yōu)質(zhì)鋼、硅、錫、鋅、鑰或含有至少一種所提及材料的合金組成，和/或所述反射層(R)由銀、鋁、金、鉬或含有至少一種所提及材料的合金組成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的反射層系統(tǒng)，其中所述基底(S)具有至少一個(gè)經(jīng)過預(yù)處理的表面(O)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的反射層系統(tǒng)，其中將膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層(HD)配置在所述基底(S)和所述功能層(F)之間。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的反射層系統(tǒng)，其中將膠粘促進(jìn)和阻擋層(HB)配置在所述反射層(R)之上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4至7中的任一項(xiàng)所述的反射層系統(tǒng)，其中將膠粘促進(jìn)層(H)配置在所述金屬反射功能層(F)和所述金屬反射層(R)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8中的任一項(xiàng)所述的反射層系統(tǒng)，其中所述膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層(HD)和/或所述膠粘促進(jìn)和阻擋層(HB)和/或所述膠粘促進(jìn)層(H)含有金屬或者化學(xué)計(jì)量或亞化學(xué)計(jì)量的Zn、S1、Sn、T1、Zr、Al、N1、Cr的氧化物或者其化合物。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的反射層系統(tǒng)，其中所述覆蓋層(D)由多個(gè)不連續(xù)子層組成和/或包括一個(gè)或多個(gè)其材料成分的比例變化的梯度層。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的反射層系統(tǒng)，其中將包含至少一個(gè)如下層序列的介電交互層系統(tǒng)(WS)配置在所述覆蓋層(D)之下，所述層序列具有低折射率介電層和高折射率介電層。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的反射層系統(tǒng)，其中將所述層系統(tǒng)配置在至少部分具有凸面和/或凹面彎曲的基底(S)上。
13.—種沉積根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的反射層系統(tǒng)的方法，其中將至少以下層相繼沉積在基底(S)上:-金屬反射功能層(F)，-金屬反射層(R)，和-作為覆蓋層(D)的透明的介電保護(hù)層，所述介電保護(hù)層由金屬的氧化物、氮化物或氮氧化合物或者半導(dǎo)體組成，所述介電保護(hù)層的厚度為500nm或更大，優(yōu)選大于Iy m。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中將所述金屬反射層(R)和所述金屬反射功能層(F)沉積，所述金屬反射層(R)和所述金屬反射功能層(F)總共具有如下的厚度，所述厚度使得所述金屬反射層(R)和所述金屬反射功能層(F)結(jié)合起來不透光，但是所述金屬層(R、F)中的一者或兩者本身并非這種情況。
15.根據(jù)權(quán)利要求13和14中的任一項(xiàng)所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中在涂布之前預(yù)處理所述基底(S)的至少一個(gè)表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中的任一項(xiàng)所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中將膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層(HD)沉積在所述基底(S)和所述功能層(F)之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中的任一項(xiàng)所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中將膠粘促進(jìn)和阻擋層(HB)沉積在所述反射層(R)之上。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中的任一項(xiàng)所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中將膠粘促進(jìn)層(H)沉積在所述金屬反射功能層(F)和所述金屬反射層(R)之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求16、16或17所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中將所述膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層(HD)和/或所述膠粘促進(jìn)和阻擋層(HB)和/或所述膠粘促進(jìn)層(H)沉積成如下的層，所述層含有金屬或者Zn、S1、Sn、T1、Zr、Al、N1、Cr的氧化物或者其其它化合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至18中的任一項(xiàng)所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中通過DC濺射、脈沖DC濺射或MF濺射，在未另外引入氧或僅另外引入極少量氧、其相對于所引入惰性工藝氣體的比例小于10%的情況下，從陶瓷靶材沉積所述膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層(HD)和/或所述膠粘促進(jìn)和阻擋層(HB)和/或所述膠粘促進(jìn)層(H)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中在未另外引入氧或僅另外引入極少量氧、其相對于所引入惰性工藝氣體的比例小于10%的情況下，從金屬靶材沉積所述膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層(HD)和`/或所述膠粘促進(jìn)和阻擋層(HB)和/或所述膠粘促進(jìn)層(H)，并且在后續(xù)工藝步驟中進(jìn)行氧化。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中通過熱彎曲或通過熱處理所述經(jīng)過涂布的基底(S)，以實(shí)現(xiàn)所述膠粘促進(jìn)和擴(kuò)散阻擋層(HD)和/或所述膠粘促進(jìn)和阻擋層(HB)和/或所述膠粘促進(jìn)層(H)的氧化。
23.根據(jù)權(quán)利要求13至22中的任一項(xiàng)所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中以由多個(gè)不連續(xù)的子層(TD)組成的方式和/或具有一個(gè)或多個(gè)梯度層的方式沉積所述覆蓋層(D)，其中在所述覆蓋層(D)內(nèi)，其材料成分的比例變化。
24.根據(jù)權(quán)利要求13至23中的任一項(xiàng)所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中通過反應(yīng)性MF濺射或電子束蒸發(fā)或者借助于CVD或PECVD方法或濕化學(xué)方式沉積所述覆蓋層(D)。
25.根據(jù)權(quán)利要求13至24中的任一項(xiàng)所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中將包含至少一個(gè)如下層序列的介電交互層系統(tǒng)(WS)沉積在所述覆蓋層(D)之下，所述至少一個(gè)層序列具有低折射率介電層和高折射率介電層。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中通過反應(yīng)性中頻濺射或電子束蒸發(fā)來沉積所述交互層系統(tǒng)(WS)。
27.根據(jù)權(quán)利要求13至26中的任一項(xiàng)所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中借助于濕化學(xué)法沉積所述反射層系統(tǒng)的一層或多層。
28.根據(jù)權(quán)利要求13至27中的任一項(xiàng)所述的沉積反射層系統(tǒng)的方法，其中在用所述反射層(F、R)涂布之后或在 涂布以下層之一后對所述基底(S)進(jìn)行熱處理。
【文檔編號】F24J2/10GK103443559SQ201180069357
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月17日
【發(fā)明者】克里斯多佛·科克爾特, 馬庫斯·貝倫特 申請人:馮·阿德納設(shè)備有限公司