一種低成本太陽能薄膜反射鏡材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其包括背膠保護膜、背膠、基片薄膜、鍍膜反射層以及鍍膜保護層，其中所述基片薄膜的一面做敏化處理，與所述背膠牢固結合,所述基片薄膜的另一面是光滑表面與鍍膜反射層結合,鍍膜反射層的上表面與鍍膜保護層結合，所述鍍膜反射層包括三層鍍膜，依次為鋁層、銀層、氟化鎂層。太陽光通過鍍膜保護層到達銀層，經銀層反射后透過鍍膜保護層到達太陽能利用裝置或器件。本發明的低成本太陽能薄膜反射鏡材料有效地解決了紫外線阻斷和表面的水汽阻斷問題，由于不需要采用紫外光吸收劑，并且經過長期使用，其光學性能依然保持不變，從而大幅度地減少反射薄膜材料的制造成本，提高了使用壽命。
【專利說明】
一種低成本太陽能薄膜反射鏡材料
技術領域
[0001]本發明屬于太陽能利用技術領域，特別涉及一種低成本太陽能薄膜反射鏡材料。
【背景技術】
[0002]目前，太陽能熱利用的普及取決于太陽能熱利用系統的成本。由于太陽能的低密度特點，由太陽能產生高溫熱，一般需要對太陽光進行聚光，目前技術比較成熟的有槽式聚光系統、碟式聚光系統和塔式聚光系統。槽式聚光系統主要用于太陽能光熱發電和產生工業蒸汽，光熱發電所需溫度在450度以上，而工業蒸汽所需溫度在100-300度之間。目前槽式聚光系統，由于其系統成本較高，導致其系統投資回收成本較長，難以被普通的工業企業所接受。
[0003]槽式聚光的系統成本主要由集熱管、反射鏡和跟蹤器等組成。要達到高的溫度，就需要高的聚光倍數，相應的聚光系統的反射鏡面積就要大，而且反射鏡由自重和風載所造成的變形要小，否則光線就會偏離集熱管，達不到聚光集熱的目的。目前反射鏡有玻璃反射鏡、鋁基反射鏡和薄膜反射鏡材料，玻璃反射鏡和鋁基反射鏡的生產需要消耗大量的化石能源，薄膜反射鏡材料耗能要小得多；薄膜反射鏡材料主要存在的問題是其耐候性問題，其解決成本依然很高。
[0004]反射鏡鍍膜材料采用銀比采用鋁的反射率更適合太陽光的反射，過去主要解決的是有機薄膜的表面劃傷、耐候性和抗紫外等問題，但這些問題在過去的鍍鋁反射鏡薄膜的產品上得到了部分解決，如美國專利US4307150所揭示的。現今的新材料如含氟薄膜等，其耐候性和抗紫外線能力可以使用30年，表面增硬處理材料已經很多，很容易解決薄膜表面的劃傷問題。但是鍍銀層存在兩個問題，其一是銀鍍層表面的有機保護薄膜大都存在或多或少的透氣透水率，這樣會腐蝕銀層，使得銀鍍層表面的反射率降低，其二是銀膜對紫外光(324nm)有一個透射窗口，如圖6a-圖9所示，圖6a、圖7a是反射率曲線，對應的橫軸表示光波長，縱軸表示反射率，圖6b、圖7b、圖8、圖9表示的是透過率曲線，從圖中可以看出，在單獨鍍銀的情況下，反射率在銀層達到一定厚度時，反射率是恒定不變的，而透過銀層的紫外光的波長在324nm附近，其透過率隨著銀層的加厚而減少，但其成本相應地增加，而且效果并不好。透射的紫外光會使得銀背面的基底有機膜和背膠產生老化，其結果是產生很多的氣泡，破壞鏡面的平整性。例如美國專利US6989924B1就揭示了解決辦法，其主要是在銀的表面增加多層的紫外線吸收薄膜，同時起到抗腐蝕和抗紫外線的目的。如圖1所示，包括背膠保護膜I，在使用的時候這層保護將被去掉，背膠層2，用于將反射薄膜材料與背板(圖中沒有畫出)粘接，鍍膜基材3，可采用PET薄膜等，反射鏡層4，一般使用鋁或者銀作為鍍層材料，通過真空蒸發、或磁控濺射、或涂布等工藝完成，其厚度一般在80-120nm左右。透明保護層5，用于阻斷空氣和水汽對金屬鍍膜層的腐蝕，一般采用耐候性和氣水阻斷率較好的材料，例如含氟薄膜，但是這種薄膜的價格很高，而且其價格與厚度成正比。為了降低成本，這層保護膜通常由2層以上的薄膜復合組成，如圖2和圖3所示，透明保護層5a、5b、5c這些薄膜共同組成氣水阻斷和耐候性良好的保護膜。為了阻斷紫外線，需要在5b、5c的材料中添加紫外線吸收劑，但是紫外線吸收劑，在使用了一段時間后，會使得薄膜表面發黃，并影響薄膜的透光性，使得反射鏡的光學性能下降，而且這樣做的成本依然很高，有的甚至超過了玻璃反射鏡的成本。美國專利US8398252揭示了防止鍍銀層在生產和以后使用時被腐蝕的方法，主要是在鍍銀層的背面鍍一層1nm鈦(Ti)或鉻(Cr)，再在Ti上鍍一層5nm厚的氟化釔(YF3)，以便銀層在氟化釔上容易沉積成致密的銀層，銀層上面鍍5nm厚的氟化釔，然后再鍍85nm厚的氟化鎂(MgF2)，并在氟化鎂上鍍其他的透明化合物，用以阻氧氣和水氣等對銀層有腐蝕作用的氣體。但Ti或Cr層對紫外光的透過率仍然很高，難以完全隔斷紫外光對背面的基底有機膜和背膠產生老化，而且銀表面的阻隔層完全靠真空鍍膜的方法難以達到好的效果，這是因為真空鍍膜的膜厚一般是納米級的，而且一般的鍍膜層是有一定的透氣性的，即這些鍍膜層對于氣體來說并不是致密的。在室外使用的條件下，在溫度濕度不斷變化的條件下，銀層依然會發生腐蝕，從而降低反射鏡的性能。美國專利US7612937B2提出將銅鍍在銀的背面來隔斷紫外線，但是，仍然有部分紫外線透過，因為銅并不是紫外線的最好隔斷材料。
[0005]本發明的目的在于解決上述薄膜反射鏡材料存在的缺陷，提供一種成本低廉、使用壽命長，能夠有效阻斷紫外線并加強表面的水汽阻斷問題的太陽能薄膜反射鏡材料。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種成本低廉、使用壽命長、紫外線阻斷效果好并能加強表面的水汽阻斷的太陽能薄膜反射鏡材料。
[0007]本發明的技術方案是:一種低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其包括以下組成:
[0008]背膠；
[0009]形成在背膠下表面的背膠保護膜；
[0010]形成在該背膠上表面的基片薄膜；
[0011 ]形成在該基片薄膜上表面的鍍膜反射層；
[0012]形成在該鍍膜反射層上表面的鍍膜保護層；
[0013]優選地，所述鍍膜反射層包括三層鍍膜，形成在基片薄膜上表面的鍍膜依次為鋁層、銀層、氟化鎂層。
[0014]優選地，所述鍍膜反射層還包括鈦層和氟化釔層，所述鈦層形成在所述鋁層上表面，在該鈦層上再鍍所述銀層，在所述銀層上鍍有氟化釔層，再在該氟化釔層上鍍一層氟化鎂層。
[0015]優選地，所述鍍膜反射層還包括二氧化鈦層，所述二氧化鈦層形成在所述氟化鎂層上。
[0016]優選地，所述鍍膜保護層包括兩層膜，在所述鍍膜反射層上通過熱復合有一層含氟透明薄膜或聚甲基丙烯酯甲酯類薄膜，在該含氟透明薄膜或聚甲基丙烯酯甲酯類薄膜再鍍有一層氧化硅層。
[0017]優選地，所述鋁層、銀層、氟化鎂層、鈦層、氟化釔層以及二氧化鈦層的膜層厚度為0.lnm_；300nm。
[00? 8] 優選地，所述氟化鎂層厚度為80nm-90nm，所述銀層厚度為80nm_90nm，所述招層厚度為 60nm_80nm。
[00?9 ]優選地，所述銀層厚度為50nm，所述招層厚度為60nm。
[0020]優選地，所述基片薄膜的下表面做敏化處理，與所述背膠牢固結合，所述基片薄膜的上表面為光滑表面，與鍍膜反射層結合，所述鍍膜保護層與鍍膜反射層通過熱復合、超聲復合或膠粘劑粘接。
[0021]優選地，所述鍍膜保護層與鍍膜層通過膠粘劑粘接，其膠粘劑是乙烯一乙酸乙烯酯共聚物或乙烯一醋酸乙烯酯共聚物或其他耐紫外線照射材料。
[0022]綜上所述，本發明的有益效果在于:本發明的低成本太陽能反射薄膜材料通過三層鍍膜層材料種類和厚度的選擇有效地解決了紫外線的阻斷和加強表面的水汽阻斷問題，由于不需要采用紫外光吸收劑，并且經過長期使用，其光學性能依然保持不變，從而大幅度地減少反射薄膜材料的制造成本，提高了使用壽命。
[0023]下面通過實施例來更詳細說明本發明。
【附圖說明】
[0024]圖1為現有的鍍鋁或鍍銀反射薄膜的組成示意圖；
[0025]圖2為現有的表面保護膜由兩層復合組成的鍍鋁或鍍銀反射薄膜的組成示意圖；
[0026]圖3為現有的表面保護膜由三層復合組成的鍍鋁或鍍銀反射薄膜的組成示意圖；
[0027]圖4為本發明的一種成本低太陽能薄膜反射鏡材料的組成示意圖；
[0028]圖5為本發明的成本低太陽能薄膜反射鏡材料的另一組成示意圖。
[0029 ]圖6a為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍銀厚度為80nm的反射率曲線。
[0030]圖6b為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍銀厚度為80nm的透射率曲線。
[0031 ]圖7a為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍銀厚度為10nm的反射率曲線。
[0032]圖7b為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍銀厚度為10nm的透射率曲線。
[0033 ]圖8為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍銀厚度為120nm的透射率曲線。
[0034]圖9為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍銀厚度為200nm的透射率曲線。
[0035]圖1Oa為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍鋁厚度為40nm再鍍銀厚度80nm的反射率波長曲線。
[0036]圖1Ob為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍鋁厚度為40nm再鍍銀厚度80nm的透射率波長曲線。
[0037]圖1la為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍鋁厚度為40nm再鍍銀厚度60nm的反射率波長曲線。
[0038]圖1lb為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍鋁厚度為40nm再鍍銀厚度60nm的透射率波長曲線。
[0039]圖12a為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍鋁厚度為60nm再鍍銀厚度50nm的反射率波長曲線。
[0040]圖12b為太陽能薄膜反射鏡材料中鍍鋁厚度為60nm再鍍銀厚度50nm的透射率波長曲線。
[0041]其中:圖6a至圖12b中橫軸表示的是光波長，縱軸表示的是反射率或透射率。
【具體實施方式】
[0042]下面以實施例結合附圖4-5的方式對本發明進行進一步說明。
[0043]如圖4至圖5所示，其示出了本發明的太陽能薄膜反射鏡材料的具體組成，太陽能薄膜反射鏡材料包括背膠保護膜1、背膠2、基片薄膜3、鍍膜反射層以及鍍膜保護層，其中背膠保護膜I粘貼在背膠2的下表面，基片薄膜3形成在背膠2的上表面，鍍膜反射層形成在基片薄膜3的上表面，鍍膜保護層形成在該鍍膜反射層的上表面。背膠2采用丙烯酸壓敏膠，基片薄膜3采用PET薄膜，基片薄膜3的下表面3a進行了敏化處理以便與背膠2牢固結合，基片薄膜的上表面3b的表面是光滑的。背膠保護膜在使用時是被去掉的，露出的背膠與其他固定基板粘接。鍍膜保護層與鍍膜反射層之間可以通過熱復合，或超聲復合，或用膠粘劑粘接，膠粘劑可以是耐紫外線照射的材料，如乙烯一乙酸乙烯(醋酸乙烯)酯共聚物(EVA)等膠黏劑。
[0044]鍍膜反射層依次包括鋁層、銀層、氟化鎂層三層結構，在該三層結構內還可以增加鈦層和氟化釔層，鋁層、銀層、氟化鎂層等所有通過真空鍍膜的膜層的厚度在0.lnm-300nm之間。優選氟化鎂層厚度在80nm-90nm為最佳，既有較好的保護作用又使得反射效率在大角度時降低較少。優選銀層厚度在80nm-90nm為最佳，招層厚度在60nm-80nm為最佳。
[0045]本發明的太陽能薄膜反射鏡材料具體制備過程為:首先通過真空磁控濺射首先將一層60nm厚的鋁層4a鍍在基片薄膜的上表面3b的表面作為紫外線隔斷層，接著鍍一層1nm厚的鈦層在該鋁層上(圖中未示出)，以使得接下來的鍍銀層更加致密，鍍銀層4b的厚度為80nm，成為反射層，在銀層4b上再鍍一層5nm厚的氟化乾(圖中未示出)，接著再鍍一層85nm厚的氟化鎂層4c，作為保護層，之后通過熱復合將一層25微米的含氟透明薄膜5附著在氟化鎂層4c的表面，作為鍍膜保護層，為了加強鍍膜保護層表面的抗劃傷性及進一步提高其水汽阻斷性能，在含氟透明薄膜5的表面通過真空磁控濺射再鍍一層氧化硅層5b。
[0046]如圖1Oa、圖1Ia和圖12a所示，其反映了鍍銀厚度減少和鍍鋁厚度增加時，反射率基本恒定，如圖10b、圖1lb和圖12b所示，反映了鋁層厚度增加，透過的324nm波長及其附近波長的紫外光透過率顯著減少的情況，鍍鋁厚度為60nm左右，鍍銀厚度在50nm左右時，達到了較理想的效果，此時反射率最高，而紫外光的透射率最低，基本完全阻斷。當鍍銀層達到SOnm厚時，增加不到千分之一，反射率已達到最大值，再增加銀層的厚度，對反射率再無貢獻。圖12b反映了這時的紫外線已經完全阻斷，圖12a反映了此時的太陽光反射率與厚銀層反射鏡的反射效果相同。太陽光透過鍍膜保護層到達銀層，經銀層反射后透過鍍膜保護層到達太陽能利用裝置或器件。
[0047]本發明通過在銀層與基片薄膜之間增加一層鋁膜作為紫外光隔斷層，由于有了這一層，銀層的厚度可以適當降低，使得綜合鍍膜成本與單層鍍銀(120nm)的相近，在銀層的表面鍍一層氟化鎂層可以大幅增加水汽阻斷性能，同時在鍍膜保護薄膜的外側再鍍一層氧化硅層，最終使得整個反射薄膜材料在室外使用達到足夠長的壽命。由于沒有采用紫外光吸收劑，經過長期使用，其光學性能依然保持不變。
[0048]本發明中鋁層主要是阻斷透過所述銀層的紫外光，因此可以用其他具有阻斷紫外光的金屬或化合物替代，或多層不同材料結合以達到用更好的紫外光阻斷效果或者提高反射銀層的質量，例如在鍍鋁后再鍍一層鈦以便銀層沉積容易并且致密。所述氟化鎂層主要是進一步阻斷透過鍍膜保護層的氧氣、水氣等對銀層性能有影響的小分子氣體，因此可以用其他一種或多種具有較好的水氣阻斷性能的透光化合物替代，例如在銀層上先鍍一層氟化釔，其厚度為5nm左右，然后再鍍氟化鎂，這樣可以使得氟化鎂層更致密，或者采用離子輔助鍍膜，使得氟化鎂層更致密，并且在氟化鎂上可以再鍍一層二氧化鈦。
[0049 ]本發明薄膜材料的制備方法包括真空鍍膜的方法，該方法包含但不限于在真空腔體內用電阻蒸發蒸發、電子槍蒸發、濺射或磁控濺射、離子輔助鍍膜等工藝手段。優選真空鍍膜方法采用磁控濺射方法，更有利于基片與金屬層的相接界面的耐候性。還可以采用磁控濺射方法并用離子輔助鍍膜，以使薄膜更致密，能夠大幅度增加薄膜的耐候性。
[0050]本發明的透明鍍膜保護層其作用是水氣阻斷，可以是一層薄膜構成，例如含氟薄膜或者聚甲基丙烯酯甲酯類薄膜，也可以是多層薄膜組成以形成性能更好或成本更低的水氣阻斷層。并且鍍膜保護層的外表面可以增加其他功能性的膜層，例如表面抗污自潔性、抗劃傷性、進一步增強薄膜的水汽阻斷性等。
[0051]綜上，本發明的太陽能反射薄膜材料不限于上述實施例的結構，可以進行多種變型。總之，在不脫離本發明精神范圍內的所有改進都落入本發明的范圍內。
【主權項】
1.一種低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其特征在于:包括以下組成: 背膠； 形成在背膠下表面的背膠保護膜； 形成在該背膠上表面的基片薄膜； 形成在該基片薄膜上表面的鍍膜反射層； 形成在該鍍膜反射層上表面的鍍膜保護層。2.根據權利要求1所述的低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其特征在于，所述鍍膜反射層包括三層鍍膜，形成在基片薄膜上表面的鍍膜依次為鋁層、銀層、氟化鎂層。3.根據權利要求2所述的低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其特征在于，所述鍍膜反射層還包括鈦層和氟化釔層，所述鈦層形成在所述鋁層上表面，在該鈦層上再鍍所述銀層，在所述銀層上鍍有氟化釔層，再在該氟化釔層上鍍一層氟化鎂層。4.根據權利要求3所述的低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其特征在于，所述鍍膜反射層還包括二氧化鈦層，所述二氧化鈦層形成在所述氟化鎂層上。5.根據權利要求1所述的低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其特征在于，所述鍍膜保護層包括兩層膜，在所述鍍膜反射層上通過熱復合有一層含氟透明薄膜或聚甲基丙烯酯甲酯類薄膜，在該含氟透明薄膜或聚甲基丙烯酯甲酯類薄膜再鍍有一層氧化硅層。6.根據權利要求2所述的低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其特征在于，所述鋁層、銀層、氟化鎂層、鈦層、氟化乾層以及二氧化鈦層的膜層厚度為0.lnm-300nmo7.根據權利要求2所述的低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其特征在于，所述氟化鎂層厚度為80nm-90nm，所述銀層厚度為80nm-90nm，所述招層厚度為60nm_80nm。8.根據權利要求7所述的低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其特征在于，所述銀層厚度為50nm，所述招層厚度為60nm。9.根據權利要求1所述的低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其特征在于，所述基片薄膜的下表面做敏化處理，與所述背膠牢固結合，所述基片薄膜的上表面為光滑表面，與鍍膜反射層結合，所述鍍膜保護層與鍍膜反射層通過熱復合、超聲復合或膠粘劑粘接。10.根據權利要求1所述的低成本太陽能薄膜反射鏡材料，其特征在于，所述鍍膜保護層與鍍膜層通過膠粘劑粘接，其膠粘劑是乙烯一乙酸乙烯酯共聚物或乙烯一醋酸乙烯酯共聚物或其他耐紫外線照射材料。
【文檔編號】G02B5/08GK105929471SQ201610487427
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】鄧運明
【申請人】鄧運明