BR112020007927A2 - material compósito para coletor solar - Google Patents

Abstract

Material compósito (V) tendo suporte (1) de alumínio, com camada intermediária (2) de um lado no suporte (1) e com sistema multicamada opticamente eficaz (3) aplicado à camada intermediária (2), que tem pelo menos duas camadas dielétricas e/ou de óxido (4, 5), ou seja, camada superior (4) e camada subjacente de absorção de luz (5), em que camada superior (4) é camada dielétrica com índice de refração n = 2,0, e em que camada metálica (6) é disposta diretamente na camada intermediária (2) sob pelo menos duas camadas dielétricas e/ou de óxido (4, 5). Para fornecer material compósito (V) desse tipo, com pouco esforço tecnológico, com adequação específica para absorvedores na faixa de baixa temperatura, que tem baixa temperatura de estagnação com alta eficiência e estabilidade a longo prazo, propõe-se que camada intermediária (2) e sistema multicamada opticamente eficaz (3) sejam selecionados em termos de suas propriedades ópticas, e as camadas (2, 4, 5, 6) sejam dimensionadas que, com absorção solar (a) de pelo menos 92 porcento, radiação solar seja refletida na faixa de comprimento de onda (¿) de 1500 nm a 5000 nm para não mais do que 20 a 35 porcento e em faixa de comprimento de onda (¿) de 5000 nm a 10000 nm para 25 a 90 porcento, em que na faixa de comprimento de onda de 5000 nm a 10000 nm em toda a faixa de comprimento de onda, é realizado aumento constante de refletância dependente do comprimento de onda (R) do material (V) com comprimento de onda (¿).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MATERI- AL COMPÓSITO PARA COLETOR SOLAR".

[0001] A invenção refere-se a um material compósito para um co- letor solar, que compreende um suporte composto de alumínio com uma camada intermediária posicionada em um lado do suporte e com um sistema multicamada opticamente eficaz. aplicado na camada in- termediária, que compreende pelo menos duas camadas dielétricas e/ou de óxido, isto é, uma camada superior e uma camada adicional abaixo desta, como a seguir: "camada absorvente de luz" - com a prin- cipal função de absorção de luz, especialmente na faixa espectral so- lar, em que a camada superior é uma camada dielétrica com um índice de refração n < 2,0, e em que uma camada de metal é disposta dire- tamente acima da camada intermediária sob pelo menos duas cama- das dielétricas e/ou de óxido.

[0002] É sabido que os coletores solares são usados para gerar energia a partir da radiação solar.

[0003] O espectro solar pode ser descrito extensivamente pelo chamado espectro de "corpo negro" a uma temperatura de cerca de 5800 K. No entanto, o espectro que realmente atinge a superfície da Terra é caracterizado por uma grande quantidade de absorção na at- mosfera, onde a perda de intensidade que ocorre aqui depende do ân- gulo de incidência dos raios solares, ou seja, da posição na esfera ter- restre. Como indicação normatizada foi introduzido o assim chamado ,coeficiente de qualidade do ar AM“ normatizado, no qual o caminho real da radiação através da atmosfera é relacionado com o menor ca- minho possível de radiação através da atmosfera - em outras palavras, sob condições normais de incidência. O fator de qualidade do ar AM = 1,5 corresponde às condições espectrais solares da Europa Central.

[0004] Devido ao espectro solar incidente, na condição de um co- letor de placa plana, temperaturas de até 100ºC são geralmente atin-

gidas durante a operação normal. Se a camada for um "corpo negro” ( em inglês: “black body”), ela emitirá um espectro semelhante à distri- buição da luz incidente, mas o máximo da distribuição estará na faixa de radiação térmica. Isso significa que uma parte da energia térmica anteriormente obtida por absorção e aquecimento é perdida novamen- te na forma de radiação térmica.

[0005] Em geral, no caso de um objeto iluminado por radiação, a radiação é dividida em partes de reflexão, absorção e transmissão, que são determinadas pelo grau de reflexão ( refletividade) R, o grau de absorção ( absorvância) A e o grau de transmissão ( transmitância) T do objeto. No caso de um substrato não transmissor de radiação, a transmitância aqui é igual a O, de modo que apenas a soma de absor- ção e reflexão está relacionada, ou seja, R+ A = 100%.

[0006] A quantificação da absorção e reflexão na faixa de 250 nm a 2500 nm é feita com base na norma EN 410: 2011 "Glass im Bauwe- sen: Bestimmung der lichttechnischen und strahlungsphysikalischen Kenngrófben von Verglasungen”, de acordo com este padrão, a refle- tância total pode ser determinada. Na ausência de transmissão, o re- sultado da absorvância é um complemento de 1 ou 100%. Nesse caso, para determinar a energia solar refletância total do hemisfério ponde- rada, o espectro solar AM 1.5 de acordo com ASTM G173-03 é usado como radiação incidente.

[0007] Para evitar a perda de calor causada pela emissão, a apli- cação de materiais compósitos absorventes do tipo mencionado na introdução requer absorção máxima na faixa de comprimento de onda solar (300 nm a 2500 nm, especialmente na faixa de 360 nm a 1800 nm) e tem refletividade máxima na faixa de radiação térmica (acima de cerca de 2500 nm, especialmente acima de 3000 nm).

[0008] Portanto, aqueles versados na técnica consideram esse absorvedor seletivo ideal como um absorvedor que, por exemplo, ab-

sorve em 100% abaixo de um comprimento de onda de salto especiífi- co de 2500 nm (2,5 um) o espectro solar e reflete 100% do espectro solar acima desse comprimento de onda. Portanto, a taxa de absorção e, portanto, a emissividade térmica serão iguais a zero.

[0009] Portanto, os materiais absorvedores técnicos para sua ava- liação de qualidade são medidos em particular pela extensão em que suas características de reflexão -absorção se aproximam dessa função ideal de resposta ao salto. Eles são considerados tanto melhores, quanto maior o aumento da reflexão ao fazer a transição da faixa de comprimento de onda solar para a faixa de radiação térmica, e quanto maior for o nível de refletividade presente nesta faixa.

[00010] Para quantificar a emissividade térmica na faixa espectral de 2500 nm a 19000 nm (4000 cm * a 526 cm”), é feita referência às especificações da norma EN 12898 2001-4 ,Glas im Bauwesen — Bes- timmung des Emissionsgrades”.

[00011] O documento EP 2 336 811 B1 divulga um material compó- sito de um tipo semelhante ao mencionado na introdução, no qual o processo de refino do suporte de alumínio consiste especialmente em dois processos diferentes, os quais podem ser operados continuamen- te, na verdade, a partir da geração de uma camada intermediária com- posta de óxido de alumínio, em um processo químico por via úmida, que é resumidamente referido como anodização e abrange um brilho eletrolítico e uma oxidação anódica, e a partir da aplicação de siste- mas multicamada opticamente eficazes no vácuo. No caso das cama- das do sistema óptico multicamada em geral trata-se de camadas die- létricas, nas quais o uso de uma camada de óxido, como por exemplo, óxido de alumínio ou óxido de titânio como camada superior e o uso de dióxido de silício como camada central representam uma situação especial preferida. No caso deste material compósito, a espessura da camada intermediária não excede 30 nm, em que a camada inferior de absorção de luz é aplicada diretamente acima da camada intermediá- ria e a camada intermediária é posicionada diretamente acima do su- porte.

[00012] O documento EP 1 217 394 A1 divulga um material compó- sito do tipo mencionado na introdução, compreendendo um suporte composto de alumínio, uma camada intermediária posicionada em um lado do suporte e um sistema multicamada opticamente eficaz aplica- do à camada intermediária. Neste caso, a camada intermediária con- siste preferivelmente em alumínio anodizado ou eletroliticamente ilu- minado e anodizado, o qual é formado a partir de um material de su- porte. Um sistema multicamada opticamente eficaz consiste em três camadas, das quais as duas superiores são dielétricas e/ou de óxido, e a inferior é uma camada de metal aplicada à camada intermediária, em que a camada de metal não tem transmissão e tem um efeito ex- clusivamente de reflexão. Nesse caso, é previsto que a camada supe- rior do sistema óptico multicamada seja uma camada dielétrica, prefe- rivelmente uma camada de óxido, fluorada ou nitrada com uma com- posição química MeOa, MeFr, MeN. com um índice de refração n <1,8 e acamada central do sistema multicamada seja uma camada de óxi- do de cromo com uma composição química de CrO,, e a camada infe- rior do sistema óptico multicamada seja composta de ouro, prata, co- bre, cromo, alumínio e/ou molibdênio, em que os coeficientes a ,by ce z representam uma razão estequiométrica ou não estequiométrica nos óxidos, fluoretos ou nitretos. Em particular, a camada composta de ou- ro, prata, cobre, cromo, alumínio e/ou molibdênio pode ser composta por uma pluralidade de camadas parciais e, apresentar uma espessura preferida na faixa de no máximo 500 nm. Um material compósito deste tipo, no qual a camada mais baixa do sistema óptico de multicamadas forma uma camada dupla, que consiste em uma camada superior de cromo e uma camada inferior de alumínio, está disponível comercial-

mente sob o nome comercial Mirotherm&O na data de apresentação deste pedido.

[00013] O documento EP 1217 394 A1 descreve o fato de que, no caso de coletores solares, existe uma diferença entre um coletor de baixa temperatura operando em temperaturas de até 100ºC ºC e um coletor de alta temperatura operando em temperaturas acima de 100ºC, em que no caso de instalações torre, a temperatura do absor- vedor pode chegar a 1200ºC.

[00014] A variável característica frequentemente especificada para coletores solares é a chamada temperatura de equilíbrio, repouso ou estagnação, que deve ser entendida como significando a temperatura máxima teórica possível de uso do coletor quando o material está em equilíbrio térmico com o ambiente. Se, por exemplo, um coletor solar opera em operação normal, o meio de transferência de calor circula nele e retira a energia absorvida pela absorção. A temperatura opera- cional aqui estabelecida pode variar por exemplo, de menos de 100ºC a 120ºC. No entanto, se a passagem do meio de transferência de calor com efeito de resfriamento no coletor for interrompida, por exemplo, da maneira desejada, porque a temperatura exigida do consumidor foi atingida, ou de maneira indesejada devido à falha da bomba de trans- ferência de calor - então a dissipação de energia continua não será mais efetuada e a temperatura do coletor solar aumentará. No caso de energia solar incidente de cerca de 1 kW/m?, como ela é característica para a Europa em um dia ensolarado, a temperatura poderá atingir um valor de, por exemplo, 220ºC a 250ºC. Nessa condição, parte do líqui- do de resfriamento permanece na tubulação.

[00015] Cada coletor deve ser projetado para essa temperatura de estagnação, porque, por exemplo, nessas faixas de temperatura acima da temperatura operacional, o uso de líquidos de transferência de ca- lor (como misturas de água e glicol) apresenta riscos adicionais, e para o substrato e revestimentos do coletor o risco de que ocorra decompo- sição, evaporação parcial, desgaseificação e aumentos indesejados de pressão, mas o desempenho do elemento coletor é pelo menos relati- vamente curto. Portanto, a temperatura de estagnação determina quais requisitos térmicos o material usado para o absorvedor deve su- portar, o que resulta em altos custos de material. Portanto, existe uma necessidade técnica de reduzir a temperatura de estagnação de um coletor solar.

[00016] Para conseguir isso, o documento WO 2012/069718 A1 fornece um material multicamada que compreende uma camada com uma morfologia de superfície variável, em, que a camada muda rever- sivelmente de acordo com a temperatura e apresenta parâmetros de rugosidade de superfície, que são maiores do que um primeiro parâ- metro de rugosidade, quando a temperatura está abaixo de uma tem- peratura limite e que é menor do que um segundo valor de rugosidade, quando a temperatura é maior do que a temperatura limite, em que o segundo valor de rugosidade é menor do que o primeiro valor de rugo- sidade e em que a camada é revestida com uma camada absorvente camada com a morfologia de superfície variável. Com o uso desse ma- terial multicamada pode-se conseguir que a temperatura de estagna- ção não suba acima de 180ºC, porque asperezas diferentes abaixo e acima da temperatura limite também estão associadas a diferentes comportamentos de absorção. No entanto, provou ser complicado pro- duzir essas camadas com morfologia de superfície variável em escala industrial.

[00017] O documento US 9.671.137 B2 descreve uma solução téc- nica alternativa a esse respeito. Aqui, diferentes comportamentos abaixo e acima da temperatura limite também são utilizados em mate- riais compósitos, mas esse comportamento é causado por uma combi- nação específica do óxido de vanádio termocrômico na camada seleti-

va. No caso dessa combinação de óxidos, a uma temperatura menor que o limite na faixa de comprimento de onda de 6 um a 10 um, ela tem uma alta transmitância de mais de 85% e a uma temperatura mai- or que o limite, ela tem uma baixa transmitância na faixa entre 20% e 50%. Aqui, em comparação com o óxido de vanádio convencionalmen- te usado com a fórmula VO,, é alcançada uma refletância menor aci- ma de uma temperatura limite e, portanto, é obtida uma emissão mais alta, que tem o efeito de reduzir a temperatura de estagnação.

[00018] O objetivo da presente invenção é fornecer um material compósito do tipo descrito na introdução, que seja particularmente adequado para absorvedores com temperaturas operacionais na faixa de baixa temperatura, com relativamente pouco gasto técnico e espe- cialmente evitando o uso de constituintes da camada que exibem mu- danças repentinas nas propriedades devido à temperatura.

[00019] De acordo com a invenção, isso é alcançado em que a ca- mada intermediária e o sistema multicamada opticamente eficaz são selecionados em relação às suas propriedades ópticas e as camadas são dimensionadas de modo que, com uma absorção solar de pelo menos 92%, a radiação solar em um comprimento de onda de 1500 nm a 5000 nm não seja mais refletida de 20% a 35% e em um com- primento de onda de 5000 nm a 10000 nm seja refletida a 25% a 90% , em que na faixa de comprimento de onda de 5000 nm a 10000 nm em toda a faixa de comprimento de onda da radiação, há um aumento constante na refletância dependente do comprimento de onda do ma- terial compósito com o comprimento de onda.

[00020] Em uma concretização preferida da invenção, pode ser previsto que a camada intermediária e o sistema multicamada optica- mente eficaz sejam selecionados em relação às suas propriedades ópticas, em particular no que diz respeito à refração e extinção das camadas, e as camadas sejam dimensionadas, de modo que a radia-

ção incidente em uma faixa de comprimento de onda maior ou igual a 5200 nm seja refletida em pelo menos 30 porcento, preferivelmente em pelo menos 40 porcento e em uma faixa de comprimento de onda maior ou igual a 6500 nm, pelo menos em 55 porcento, preferivelmen- te pelo menos em 60 porcento.

[00021] Através da invenção a maneira convencional de pensar é rompida, em que a qualidade de um material compósito absorvente é melhor quanto mais sua característica de reflexão de absorção se aproxima da função ideal de salto de um "corpo negro" que se refere apenas a uma temperatura operacional específica, em que é levada em consideração a dinâmica térmica, que se estabelece após o desli- gamento do coletor.

[00022] A abordagem de acordo com a invenção é baseada no fato de que o máximo de emissão de um "corpo negro" muda com a tempe- ratura, especialmente durante a transição de uma temperatura opera- cional para uma temperatura de estagnação, e a característica de re- flexão-absorção dependente do comprimento de onda é projetada le- vando em consideração a temperatura operacional e a temperatura de estagnação.

[00023] Por exemplo, o máximo de emissão de um "corpo negro" a uma temperatura de 80ºC, que pode descrever uma temperatura ope- racional normal na faixa de baixa temperatura, se situa em um com- primento de onda de cerca de 8200 nm, enquanto esse máximo no caso de uma temperatura de 200ºC, que representa uma temperatura de estagnação normal desses materiais absorvedores convencionais, é de apenas 6124 nm. Embora os materiais absorvedores usuais pos- suam valores de refletância superiores a 90% nesse comprimento de onda, a refletância de acordo com a invenção é significativamente me- nor nesse comprimento de onda, por exemplo para apenas metade do valor citado. Isso significa que a radiação térmica é muito mais alta a essa temperatura, de modo que o equilíbrio entre absorção e emissão solar é estabelecido a uma temperatura comparativamente mais baixa se a dissipação do calor útil for interrompida.

[00024] “De acordo com a invenção, isso pode vantajosamente levar a uma redução na temperatura de estagnação de um coletor de placa plana em 40 K ou mais, o que minimiza significativamente o risco de decomposição, evaporação, desgaseificação, aumentos indesejáveis de pressão, uma diminuição no desempenho do elemento coletor, etc. em relação a fluidos de transferência de calor, substratos e revesti- mentos do coletor, ou seja, no que diz respeito a todos os fenômenos desvantajosos mencionados acima, associados a altas temperaturas de parada. O uso de materiais baseados em mudanças repentinas de propriedades condicionadas à temperatura, pode ser vantajosamente dispensado.

[00025] O sistema óptico multicamada de acordo com a invenção pode ser vantajosamente aplicado de uma maneira tecnologicamente comprovada. Por exemplo, pelo menos duas camadas dielétricas e/ou de óxido do sistema óptico multicamada, a camada metálica e/ou a camada intermediária, podem produzir camadas catódicas, em particu- lar camadas catódicas reativa, camadas de CVD ou PECVD ou por evaporação, em particular camadas produzidas por bombardeamento de elétrons ou a partir de fontes térmicas, de modo que sejam vantajo- samente camadas aplicadas no vácuo em um processo contínuo No caso da camada intermediária sobre o suporte também pode se tratar de uma camada que consiste em óxido de alumínio, que é, preferivel- mente formada a partir de material de suporte oxidado anodicamente ou polido eletroliticamente e oxidado anodicamente.

[00026] A camada de absorção de luz pode conter um óxido misto de titânio-alumínio e/ou nitreto misto de titânio-alumínio e/ou um oxini- treto misto de titânio-alumínio com a composição química TiAlgOxN,, o em que os Índices q, x e y, são respectivamente designados como uma razão estequiométrica ou não estequiométrica.

[00027] Também pode ser vantajosamente previsto que a camada absorvente de luz do sistema óptico de multicamada contenha óxido de cromo da composição química CrO; e/ou nitreto de cromo da com- posição química CrN, e/ou carboneto de cromo CrC,p e/ou oxinitreto de cromo da composição química CrOzN, e/ou oxicarboneto de cromo CrOzC, e/ou oxicarbonitreto de cromo CrOzC,y , onde os índices z, ve p indicam uma razão estequiométrica ou não estequiométrica.

[00028] “No caso da camada superior pode se tratar preferivelmente de uma camada de óxido de silício com a composição química SiOw, em que o índice w, por sua vez, denota uma razão estequiométrica ou não estequiométrica na composição de óxido. Esta camada tem um efeito antirreflexo e uma alta transmitância, como resultado do qual a porcentagem dos valores de radiação que podem ser absorvidos na camada de absorção de luz aumenta na região solar.

[00029] Os métodos mencionados vantajosamente permitem que a composição química das camadas em relação aos índices p, q, V, W, X, y e z seja ajustada não apenas para valores discretos específicos, mas também para variar fluidicamente a razão estequiométrica ou não es- tequiométrica dentro de certos limites. As razões estequiométricas ou não estequiométricas p, q, v, W, x, y, z podem estar na faixa de O <p e/ou q e/ou v e/ou x e/ou y e/ou z <3 e/ou 1 <w < 2 . Isso pode, por exemplo, aumentar o índice de refração da camada superior redutora de reflexão, que também produz um aumento dos valores da capaci- dade de carga mecânica (medida de acordo com a norma DIN ISO 9211-4:2008-06), e a absorvância da camada de absorção de luz pode ser definida de maneira direcionada, em que a capacidade de absor- ção diminui, por exemplo, com o aumento do valor dos índices x e/ou z. As porcentagens respectivas do óxido misto de titânio-alumínio, ni-

treto de titânio-alumínio e/ou do oxinitreto de titânio-alumínio as por- centagens dos compostos de cromo correspondentes na camada de absorção de luz também podem ser controladas dessa maneira.

[00030] A característica de absorção-reflexão dependente do com- primento de onda, que é alterada de acordo com a invenção em com- paração com o estado da técnica, também prevê uma redução da re- fletância na temperatura operacional em comparação com os materiais absorventes convencionais. No entanto, a eficiência, que é um pouco menor desse modo, produz apenas uma redução do rendimento anual de energia térmica de, no máximo, cerca de 5%, que é significativa- mente menor do que as vantagens obtidas, o que demonstra um efeito sinérgico da invenção em uma análise de custo-benefício.

[00031] No que diz respeito à definição da característica de absor- ção-reflexão dependente do comprimento de onda, pode ser previsto em uma concretização preferida da invenção, de modo que a camada metálica seja semitransparente pelo menos em uma faixa de compri- mento de onda de 300 nm a 2500 nm, em particular na faixa de 360 nm a 1800 nm , ou seja, em particular, possua uma transmitância na faixa de 30% a 80%, preferivelmente de 40% a 60%, em que a cama- da metálica possa ser feita em particular de um metal não nobre, em particular de um metal de transição, preferivelmente de titânio ou cro- mo ou de um metal de terras raras ou de uma liga do mesmo. A ca- mada metálica pode apresentar apenas uma espessura muito peque- na na faixa de 3 nm a 14 nm, em particular na faixa de 5 nm a 12 nm, e pode ser formada em particular em uma só camada.

[00032] Outras concretizações vantajosas da invenção estão conti- das nas reivindicações dependentes e na descrição detalhada abaixo.

[00033] A invenção é explicada em mais detalhes com referência a exemplos de concretização ilustrados pelos desenhos anexos.

onde:

a figura 1 mostra uma representação diagramática da in- tensidade relativa dependente do comprimento de onda de uma refle- tância total hemisférica ponderada por energia solar e de um "corpo negro", bem como a refletividade dependente do comprimento de onda de um material absorvente seletivo que é normalmente considerado ideal,

a figura 2 mostra uma representação semelhante à da figu- ra 1, em que, em vez da refletividade dependente do comprimento de onda do material absorvente seletivo considerado ideal, as refletivida- des dependentes do comprimento de onda de três materiais compósi- tos disponíveis comercialmente são fornecidas como exemplos com- parativos,

a figura 3 mostra uma representação semelhante à das fi- guras 1 e 2, que mostra a refletividade simulada dependente do com- primento de onda de um material compósito disponível comercialmen- te da figura 2 em comparação com uma concretização típica, repre- sentada de maneira ideal, de um material compósito de acordo com a invenção,

a figura 4 mostra a dependência da densidade de energia espectral de um "corpo negro", em relação ao comprimento de onda e temperatura,

a figura 5 mostra a estrutura da camada de um material compósito de acordo com a invenção,

a figura 6 mostra o resultado de uma análise de perfil de profundidade em uma representação esquemática da concentração atômica de elemento ao longo de um tempo de remoção da camada para uma concretização preferida de um material compósito de acordo com a invenção,

a figura 7 mostra uma representação diagramática do es- pectro de reflexão medido na faixa espectral solar de duas concretiza-

ções preferidas de um material compósito de acordo com a invenção, a figura 8 é uma representação diagramática do espectro de reflexão medido na faixa espectral de infravermelho das duas con- cretizações preferidas de um material compósito de acordo com a in- venção, a figura 9 mostra uma representação diagramática do curso típico da emissividade das duas concretizações preferidas de um ma- terial compósito de acordo com a invenção em função da temperatura, a figura 10 é uma representação diagramática da refletân- cia dependente da temperatura do material compósito de acordo com a invenção antes e depois do envelhecimento.

[00034] Para a descrição a seguir, é expressamente enfatizado que a invenção não se limita aos exemplos de concretização e nem a to- das ou mais características das combinações descritas de característi- cas, antes, cada característica parcial individual de cada exemplo de concretização também pode ser destacada de todas as outras caracte- rísticas parciais descritas em conexão com ela e também têm um sig- nificado inventivo em combinação com quaisquer características de outro exemplo de concretização.

[00035] Nas diferentes figuras do desenho, as mesmas partes são sempre fornecidas com os mesmos números de referência, de modo que geralmente são descritas apenas uma vez.

[00036] A representação diagramática da intensidade relativa de- pendente do comprimento de onda do espectro solar e do "corpo ne- gro" na figura 1 mostra primeiramente o espectro solar padronizado AM1.5 de acordo com a norma ASTM G173-03 no lado esquerdo - na região solar, que já foi explicada na introdução.. O lado direito do dia- grama mostra a densidade de distribuição espectral do "corpo negro" BB a uma temperatura de 100ºC (normalizada). Além disso, a figura 1 mostra a refletividade dependente do comprimento de onda de um ma-

terial absorvente seletivo IA, que é considerado ideal no estado da técnica e que, em uma faixa abaixo de um certo comprimento de onda de salto SL de, por exemplo, 2500 nm (2,5 um), absorve quase 100% do espectro solar e reflete 100% em uma faixa acima desse compri- mento de onda. A invenção se afasta dessa imagem ideal de um ab- sorvedor.

[00037] Na figura 2, pode-se observar para três materiais compósi- tos encontrados no mercado no momento do depósito do pedido de patente da depositante, como a refletividade dependente do compri- mento de onda R (reflexão total em porcentagem) realmente se apro- xima da característica de absorção-reflexão seletiva, que é considera- da ideal. Esses materiais são oferecidos sob as marcas Eta plusO, mi- rothermO e mirosol& TS no momento do depósito do pedido de paten- te e são sistemas de camada de absorção seletivos para coletores so- lares. Os sistemas de camada de eta plus& e mirothermO são conti- nuamente depositados em vapor no chamado processo “air-to-air” no momento do depósito do pedido de patente em um processo PVD. Ab- sorvâncias de até 95% são alcançadas com uma baixa emissão e de 5% no máximo. Isso é ilustrado, em particular, pelos perfis de curva e (A) de um comprimento de onda A de aproximadamente 4,0 um, cada uma das curvas atingindo um platô, onde mudam apenas ligeiramente. O respectivo comprimento de onda de salto SL das curvas de reflexão está em uma faixa À de aproximadamente 1,2 um a 1,8 um (1200 nm a 1800 nm).

[00038] “No momento do depósito de pedido de patente, no caso do material mirosolO TS, trata-se de um sistema com laca absorvente se- letiva aplicada no chamado processo de “Coil-coating" (produção de rolo para rolo). Esta laca seletiva é vantajosamente hidrofóbica e in- sensível às impressões digitais no sentido de alta proteção da superfí- cie contra impurezas, mas causa um reflexo local mínimo de cerca de um.

[00039] Os materiais compósitos absorventes mencionados acima são utilizados em diferentes tipos de coletores solares térmicos. Na maioria das vezes, os tubos de cobre ou alumínio são soldados na parte traseira dos absorvedores como condutores de calor. Nesse sen- tido, a soldagem a laser se estabeleceu como a tecnologia de união ideal. Os materiais compósitos mencionados comprovaram seu valor na prática, com economias de CO> produzidas em milhões de tonela- das por ano.

[00040] A figura 3 mostra as refletividades dependentes do compri- mento de onda R mostradas na figura 2 apenas do material acima mencionado mirothermO em comparação com uma concretização típi- ca de um material compósito V de acordo com a invenção, mostrada de uma maneira idealizada. Podemos observar que o comprimento de onda de salto SL do material compósito V de acordo com a invenção está deslocado em comparação com o material acima mencionado em uma faixa de ondas mais longa.

[00041] Também pode ser visto que o material compósito V de acordo com a invenção - e como será explicado mais adiante, em par- ticular com referência às figuras 5 a 8 - em particular sua camada in- termediária 2 localizada no suporte 1 e o sistema multicamada optica- mente eficaz 3 aplicado sobre ela, são selecionados com relação às suas propriedades ópticas de modo que as camadas 2, 4, 5, 6 sejam dimensionadas de modo que esteja presente uma absorvância o solar a de pelo menos 92%. Em uma faixa de comprimento de onda À de 1500 nm a 5000 nm, a radiação incidente é refletida em não mais de 20% a 35%, e em uma faixa de comprimento de onda À de 5000 nm a 10000 nm a 25% a 90%. Um aumento constante, em particular quase linear, da refletância R com o comprimento de onda A pode ser obser- vado nesta faixa.

[00042] Em concretização preferida, a camada intermediária 2e€ o sistema multicamada opticamente eficaz 3 do material compósito V de acordo com a invenção são selecionados em relação às suas proprie- dades ópticas, em particular no que diz respeito à refração e extinção das camadas 2, 4, 5, 6 e camadas 2, 4, 5, 6, são selecionados de mo- do que a radiação incidente em um comprimento de onda À acima de 5200 nm seja refletida em pelo menos 30%, preferivelmente pelo me- nos 40%, e em um comprimento de onda À acima de 6500 nm em pelo menos 55%, preferivelmente pelo menos 60%, tal como é ilustrada a representação exemplificativa na figura 3.

[00043] Em uma concretização preferida da invenção, na faixa de comprimento de onda À de 4200 nm a 6600 nm, preferivelmente na faixa de 5000 nm a 6200 nm, há um aumento médio na refletância em relação ao comprimento de onda AR/AA na faixa de 21 porcento a um a 25 porcento por um.

[00044] Na faixa de comprimento de onda À de 6200 nm a 10000 nm, preferivelmente na faixa de 6600 nm a 9000 nm, esse aumento médio na refletância sobre o comprimento de onda AR/AA pode prefe- rivelmente estar na faixa de 5% por um a 10% por um.

[00045] Em contraste com os materiais absorventes conhecidos, em cujo projeto construtivo - como mostrado na figura 1 - é feita refe- rência à emissão do "corpo negro " a uma temperatura padronizada de 100ºC, a invenção leva em consideração em sua característica original de absorção-emissão o deslocamento dependente da temperatura do nível máximo de emissão do "corpo preto" ao longo do comprimento de onda A. A representação da dependência da densidade de energia espectral de um "corpo negro " no comprimento de onda À (na abcissa) e na temperatura T (como parâmetro das curvas) na figura 4 ilustra como a radiação máxima do "corpo negro " na faixa de 273 Ka 453 K muda com o aumento da temperatura T para comprimentos de onda inferiores A, aumentando o valor absoluto da radiação máxima. Isso é ilustrado pela linha pontilhada "max". Assim, a cada temperatura de absorvedor T pode ser atribuído um comprimento de onda À no qual ocorre uma emissão máxima e vice-versa, a fim de determinar a carac- terística de emissão de absorção de acordo com a invenção.

[00046] O material compósito V de acordo com a invenção é proje- tado de modo que, se a temperatura do absorvedor T aumentar quan- do a dissipação do calor útil for interrompida, a emissão térmica, ou seja, a emissividade e, também aumentará simultaneamente. Deste modo, o material compósito V de acordo com a invenção desempenha vantajosamente uma função auto-reguladora, em que a uma tempera- tura mais alta, a emissão mais forte resulta automaticamente em um resfriamento mais forte, porque o valor de épsilon aumenta constan- temente na faixa de temperatura relevante, em particular na faixa de 80ºC a 200ºC.

[00047] O valorda emissividade € é, por exemplo, a uma tempera- tura de 30ºC a 20%, inferior a 25%, com a qual é considerada uma temperatura da radiação máxima inferior a 50ºC. No caso de 80ºC, o nível máximo de emissão do "corpo negro“ se situa em um comprimen- to de onda À de aproximadamente 8200 nm. Nesse comprimento de onda, o reflexo do material acima mencionado mirothermO é de apro- ximadamente 95%, o do material compósito V de acordo com a inven- ção é de aproximadamente 80%, em que ambas as curvas tem a mesma absorção de luz solar a. Se uma temperatura de superfície do absorvedor de 200ºC for usada como base, o nível máximo de emis- são mudará para um comprimento de onda de aproximadamente 6124 nm. Enquanto o reflexo do material mirothermO acima mencionado permanece praticamente inalterado lá - o valor e é, portanto, dificilmen- te influenciado - o reflexo do material compósito V de acordo com a invenção cai para aproximadamente 55%. Como resultado, uma su-

perfície absorvente irradia significativamente bem mais a essa tempe- ratura, o que leva a uma redução da temperatura, ou seja, a uma tem- peratura de estagnação mais baixa. A diferença presente na faixa de comprimento de onda À acima do comprimento de onda de salto SL do material mirothermO acima mencionado é marcada na figura 3 por uma área tracejada F. A porcentagem de radiação refletida r nesta área F é absorvida de acordo com a invenção.

[00048] A figura5 mostra que o material compósito V de acordo com a invenção, em cada caso, consiste em um suporte em forma de banda 1, especialmente deformável, feito de alumínio, de uma camada intermediária 2, em que uma camada intermediária fica localizada em um lado do suporte 1 e por sua vez é aplicado sobre a camada inter- mediária 2 um sistema multicamada opticamente eficaz 3 .

[00049] O material compósito V de acordo com a invenção pode preferivelmente ser projetado na forma de uma bobina com uma largu- ra de até 1600 mm, preferivelmente 1250 mm e uma espessura D de aproximadamente 0,1 mm a 1,5 mm, preferivelmente aproximadamen- te 0,2 mm a 0,8 mm. O suporte 1 pode preferivelmente ter uma espes- sura D1 de aproximadamente 0,1 mm a 0,7 mm. O alumínio do supor- te 1 pode, em particular, ter uma pureza superior a 99,0%, o que pro- move condutividade térmica.

[00050] A camada intermediária 2 no suporte 1 é uma camada que consiste em óxido de alumínio, que pode preferivelmente ser feita a partir de material de suporte oxidado anodicamente ou polido eletroliti- camente e oxidado anodicamente. Em particular, ele pode ter uma es- pessura D2 na faixa de 100 nm a 250 nm, preferivelmente na faixa de 130 nm a 180 nm.

[00051] O sistema de multicamada 3 de acordo com a invenção compreende duas camadas individuais 4, 5, em que uma camada me- tálica 6 que também pertence ao sistema óptico de multicamadas 3 é disposta diretamente na camada intermediária 2 abaixo dessas duas camadas 4, 5.

[00052] A camada superior 4 do sistema óptico de multicamadas 3 é uma camada dielétrica com um índice de refração n < 2,0 e pode ser, em particular, uma camada de óxido de silício com a composição química SiOw. A camada inferior 5 é uma camada de absorção de luz, que contém preferivelmente um óxido misto de titânio-alumínio e/ou um nitreto misto de titânio-alumínio e/ou um oxinitreto misto de titânio- alumínio da composição química TIiAlOxN, . Esta camada 5 pode, al- ternativamente ou adicionalmente e/ou em uma subcamada separada, também conter óxido de cromo da composição química CrOz e/ou ni- treto de cromo da composição química CrN, e/ou oxinitreto de cromo com a composição química CrOzN,. Os índices q, v, x, y, z denotam, cada um, uma razão estequiométrica ou não estequiométrica da subs- tância oxidada ou nitretada em relação ao oxigênio nos óxidos ou no oxinitreto ou alumínio ao titânio. As razões estequiométricas ou não estequiométricas podem preferivelmente estar na faixa de O <q e/ou v e/ou x e/ou y e/ou z <3, enquanto a razão estequiométrica ou não es- tequiométrica w pode assumir valores na faixa 1 <w<2.

[00053] Pelo fato de, de acordo com a invenção, as duas camadas 4, 5 do sistema óptico de multicamadas 3 poderem ser camadas cató- dicas, em particular camadas catódicas reativa, camadas CVD ou PECVD ou camadas geradas por evaporação, em particular por bom- bardeio de elétrons ou de fontes térmicas, é possível , ajustar as ra- zões q, v, W, X, y, z não graduadas (incluindo também valores não es- tequiométricos dos índices), em que as propriedades da camada res- pectivas podem ser variadas e as camadas também podem ser forma- das como camadas de gradiente índices q, v, W, x, y, z crescentes e lou decrescentes sobre a espessura da camada.

[00054] No que diz respeito à eficiência suficiente para a função de uma redução de reflexão, por exemplo, um limite superior da espessu- ra da camada D4 da camada superior 4 do sistema óptico de multica- madas 3 é de 500 nm. Uma faixa preferida de espessura D4 se esten- de de 60 nm a 250 nm e uma faixa particularmente preferida de 100 nm a 150 nm.

[00055] Um valor que é ideal para a camada de absorção de luz 5 do sistema óptico de multicamadas 3 de acordo com a invenção apre- senta uma espessura mínima D5 maior ou igual a 100 nm, máximo de 1 um, em particular um valor na faixa de 150 nm a 500 nm, particular- mente preferivelmente na faixa de 200 nm a 300 nm.

[00056] De acordo com a invenção, a camada metálica 6 é semi- transparente, pelo menos em uma faixa de comprimento de onda de 300 nm a 2500 nm, em particular na faixa de 360 nm a 1800 nm, ou seja, em particular, ela apresenta uma transmitância na faixa de 30% a 80%, preferivelmente de 40% a 60%. Ela pode, preferivelmente, con- sistir de um metal não nobre, em particular de um metal de transição, tal como particularmente preferivelmente de titânio ou cromo ou de um metal de terras raras, ou de uma liga do mesmo e uma espessura D6 na faixa de 3 nm a 14 nm, em particular na faixa de 5 nm a 12 nm, em que ela é formada em particular em uma camada. A camada metálica 6 também pode ser uma camada catódica ou uma camada produzida por evaporação, em particular uma camada por bombardeio de elé- trons ou de fontes térmicas.

[00057] A figura 6 representa o resultado de uma análise realizada por meio de espectroscopia de fotoelétrons (XPS).. Para remoção con- tínua da camada, tal como quando do uso do equipamento "Quantum 2000" da PHI Physical Electronics para análise, que é baseado na ex- citação com radiação Al-Ka, por exemplo. Com íons de deposição por pulverização catódica-argônio acelerados por fonte 4 keV, podem ser usados.

[00058] Na figura 6, os tempos de remoção (tempos de pulveriza- ção catódica), indicados em minutos, de uma constituição particular- mente preferida das diferentes camadas 1, 2, 4, 5 e 6 do sistema com- pósito de acordo com a invenção são atribuídos em relação à sua composição e razões de espessura, e também é indicado como daí resulta a camada respectiva 8 ou o sistema multicamada óptico 3.

[00059] À esquerda na figura 6, a camada superior 4 do sistema óptico de multicamadas 3 pode ser vista primeiramente, que é uma camada de óxido de silício e apresenta uma porcentagem insignifican- te de carbono na superfície. A espessura D4 da camada é de aproxi- madamente 120 nm. A razão das concentrações atômicas de silício (Si) para oxigênio (O) é de aproximadamente 33,3% a 66,6% na com- posição química geral, o que ilustra a presença de uma camada de dióxido de silício composta estequiometricamente (SiO>). O índice w da camada de óxido de silício com a composição química SiOy é, por- tanto, 2.

[00060] Mais à direita na figura 6 está a camada de absorção de luz 5, na qual o teor de oxigênio (O) diminui continuamente e o teor de cromo (Cr) aumenta continuamente. A espessura D5 da camada é de aproximadamente 268 nm. A porcentagem de outros elementos é in- significantemente pequena, levando em consideração o desfoque nos limites da camada mencionados acima. Os pontos de tempo dos tem- pos de pulverização catódica, marcados com |, Il e Ill no gráfico, são impressionantes na curva. No momento |, há uma razão entre as con- centrações atômicas de cromo (Cr) para oxigênio (O) é de aproxima- damente 33,3% a 66,6% na composição química geral, em que, neste ponto, é ilustrada a existência de uma camada de óxido de cromo composta por hiperestequiometria em relação ao cromo trivalente (CrO>2) . O índice z da camada de óxido de cromo da composição quíi- mica geral CrO; é de cerca de 2 aqui. No tempo Il, há uma razão entre as concentrações atômicas de cromo (Cr) e oxigênio (O) de aproxima- damente 40,0% a 60,0% na composição química geral, em que é ilus- trada neste ponto a existência de uma camada de óxido de cromo composta por hiperestequiometria em relação ao cromo trivalente (Cr203). O índice z da camada de óxido de cromo da composição quíi- mica geral CrO; é de cerca de 1,5. Com o aumento da profundidade, foi possível determinar a razão Cr-O da camada 5 torna-se substoqui- ométrica, em que uma razão das concentrações atômicas de cromo (Cr) para oxigênio (O) é de cerca de 50,0% a 50,0% na composição química geral no momento Ill da remoção, o que indica neste momen- to a presença de uma camada de óxido de cromo da composição CrO. O índice z da camada de óxido de cromo da composição química geral CrO; é de cerca de 1,0 aqui e se torna menor que 1,0 com o aumento da profundidade da camada. Como o ponto Il foi alcançado após cerca de 10% do tempo necessário para pulverizar a camada de absorção de luz 5, a camada 5 consiste em cerca de 90% de sua profundidade composta de compostos de Cr-O compostos estequiometricamente em comparação com o cromo trivalente.

[00061] Na camada metálica 6 constituída por cromo, a curva deve teoricamente aumentar para a porcentagem atômica de cromo em 100% e o conteúdo de oxigênio deve diminuir para porcentagem atô- mica em 0%. Este não é o caso devido ao desfoque mencionado e à pequena espessura da camada D6 de 3 a 6 nm, mas o pico do cromo IV que ocorre nessa área do tempo de pulverização catódica e o mi- nimo de oxigênio associado são suficientemente significativos para a detecção da camada metálica de cromo 6.

[00062] No caso da camada intermediária 2 mostrada na figura 6 - como já mencionado - trata-se de uma camada feita de óxido de alu- mínio (Eloxal) sobre o suporte de alumínio 1, que resulta em uma rela- ção média das concentrações atômicas de 33,3% de alumínio (Al) pa-

ra 66,6 % de oxigênio (O) em que a camada intermediária 2, finalmen- te se funde no alumínio puro do suporte 1. A camada tem uma espes- sura D2 de aproximadamente 173 nm.

[00063] “De acordo com a invenção, o material compósito V contras- ta com o estado da técnica, onde a camada metálica conhecida não é semitransparente, mas reflexiva. Como resultado, a camada interme- diária conhecida e o suporte conhecido não têm funções ópticas. Em vez disso, de acordo com a invenção, o sistema óptico de multicama- das 3 é vantajosamente ativo opticamente e também a camada inter- mediária 2 e o suporte 1.

[00064] O sistema multicamada opticamente eficaz 3 de acordo com a invenção atua como uma armadilha de luz, com uma absorção a relativamente alta ocorrendo de acordo com a invenção na faixa de comprimento de onda A na qual os materiais absorvedores convencio- nais já deixaram para trás o salto SL da refletividade € que ocorre na transição para comprimentos de onda superiores À , como expresso pela área F na figura 3.

[00065] As figuras 7 a 10 visualmente exemplificam os resultados dos exames obtidos com o material compósito V de acordo com a in- venção estruturado de acordo com a figura 6. Como já mencionado, essas são representações esquemáticas inicialmente da refletância dependente do comprimento de onda R para a faixa solar e infraver- melha de duas concretizações preferidas de um material compósito V (figuras 7 e 8) ("posição 1" e "posição 2"). Os resultados representam valores médios das medições realizadas em pelo menos três locais diferentes nas amostras.

[00066] Para determinar a absorção solar, levando em considera- ção a norma acima exposta, foi utilizado um espectrômetro UV-Vis “Lambda 950” da Perkin Elmer, em que um padrão espectralon ras- treável foi usado como referência para absorvedores solares. Para de-

terminar a emissão térmica, levando em consideração a norma acima exposta, foi usado um espectrômetro FT-IR "Spectrum 400" com esfe- ra de integração banhada a ouro da Fa. PIKE,em que a referência pa- ra absorvedores solares era um nível de ouro rastreável. O uso de amostras de referência certificadas para essas medições garante alta reprodutibilidade.

[00067] Na ffigura8 podemos observar especificamente que o valor recíproco do comprimento de onda À é plotado na abcissa devido à transformada de Fourier interna do dispositivo, em que os maiores va- lores numéricos mostrados em cm” à esquerda correspondem a valo- res menores do comprimento de onda À do que os valores maiores à direita indicados em cm ** por exemplo, o valor de 2500 cm” corres- ponde a um comprimento de onda de 4 um e o valor de 1000 cm” cor- responde a um comprimento de onda de 10 um. Vantajosamente, no sentido da ilustração, o eixo da abcissa é hiperbolicamente comprimi- do por esta situação na faixa de infravermelho de onda mais longa, onde as mudanças na refletância R são apenas suaves. Os resultados do teste coincidem - quase com congruência - com a representação idealizada da curva na figura 3.

[00068] Além disso, o grau de reflexão R de um material compósito V de acordo com a invenção em função da temperatura é mostrado uma vez na figura 9 como um perfil típico das duas concretizações preferidas e em segundo lugar na figura 10 antes e após o envelheci- mento.

[00069] Em relação às figuras 9 e 10, a Tabela | abaixo mostra os resultados individuais que resultaram do espectro de reflexão infra- vermelha medido de um material compósito V de acordo com a inven- ção. Com a "Posição 1“ é denotado um material compósito 7 de acor- do com a invenção em que o cromo da camada metálica 6 tinha uma espessura D6 de 5,7 nm, enquanto essa espessura D6 para a "posi-

ção 2" era de 10 a 12 nm. As medições foram realizadas em tempera- tura ambiente (25ºC), em que os valores relevantes para o desempe- nho de um absorvedor entre 30ºC e 80ºC, bem como os valores mais altos relevantes para estagnação foram calculados de acordo com a lei de radiação de Planck. Os valores para 30ºC correspondem à repre- sentação gráfica na figura 9. Tabela 1: Emissividade e em porcentagem, dependendo da temperatu- ra em uma absorvância a na faixa de 93,6 % a 94,7 % pes as Tas Tas Tas Ter] E e a 7 e 3 | 35]

[00070] As seguintes fórmulas são importantes para a emissividade € e absorção a: — ES RD) = Ian (2) da

TA e q = Jaco (RG) * Lamas (0) d2 Ssvonme Tamas(2) dA

[00071] Nele, R(A)é a refletância dependente do comprimento de onda, IBB (A) a intensidade dependente do comprimento de onda da radiação de um "corpo negro" e

[00072] lavmi15(A)a intensidade do espectro solar, que também de- pende do comprimento de onda - e, como descrito acima, é padroni- zada de acordo com a norma ASTM G173-03.

[00073] O material compósito V de acordo com a invenção foi car- regado sob dois regimes de temperatura, ou seja, uma vez 300 horas a 200ºC e uma vez 72 horas a 250ºC. Após a exposição, os espectros de reflexão foram medidos e os valores de alfa e epsilon foram calcu- lados.

[00074] A este respeito, a Tabela 2 abaixo contém os valores da absorção a antes e depois da carga de temperatura e a alteração Aa que ocorreu durante a carga de temperatura. Os valores antes da car- ga de temperatura ("Posição 1": a = 93,8%; "Posição 2": a = 94,4% correspondem à representação gráfica na figura 7. Tabela 2: Nível de absorção solar a antes e depois da exposição à temperatura As — DetsApraevporeno | GD es e

[00075] As tabelas3e4 mostram os valores de reflexão e que ocor- rem após a exposição à temperatura para os valores contidos na tabe- la 1 e correspondem ao gráfico na figura 10 para a "posição 2". Tabela 3: Emissividade e em porcentagem após 300 horas a 200ºC Tabela 4: Emissividade e em porcentagem após 72 horas a 250 “C

[00076] Pode ser visto nas tabelas 1 a 4 e a partir dos gráficos cor- respondentes que as propriedades ópticas do material compósito V de acordo com a invenção vantajosamente mudam vantajosamente como resultado da carga de temperatura.

[00077] Atabela5 mostra as temperaturas de estagnação Ts: resul- tantes do cálculo do modelo comparativo e as eficiências n de um co- letor típico com um material compósito V de acordo com a invenção em comparação com o material mirothermO acima mencionado.

Tabela 5: Temperaturas de estagnação Ts: e eficiência n em compara- ção (simulação)

ALI EEAOOO Co [220% | res |

[00078] Pode-se ver facilmente disso que uma redução vantajosa- mente grande na temperatura de estagnação Ts de 57ºC pelo material compósito V de acordo com a invenção é compensada apenas por uma redução muito pequena - subproporcional - na produção de um máximo de apenas 0,04 pontos a uma temperatura de saída de coletor de 75ºC..

[00079] A presente invenção não se limita aos exemplos de concre- tização mostrados, mas inclui todos os meios e medidas que têm o mesmo efeito no sentido da invenção. Além disso, a invenção não se limita à combinação de características definidas na reivindicação 1, mas também pode ser definida por qualquer outra combinação de cer- tas características de todas as características individuais divulgadas na totalidade. Isso significa que, em princípio, praticamente todos os recursos individuais da reivindicação 1 podem ser omitidos ou substitu- ídos por pelo menos um recurso individual divulgado em outra parte do pedido A este respeito, a reivindicação 1 deve ser entendida apenas como uma primeira tentativa de formulação de uma invenção. Sinais de referência 1 suporte 2 camada intermediária 3 sistema multicamada óptico 4 camada superior de 3 camada de absorção de luz de 3 6 camada metálica A feixe de incidência e feixe de emergência em 5 (figura 7) AM1,5 espectro solar normatizado- figura 1, 2 B1 feixe de reflexão de 6/2 (Fig. 7) B2 feixe de reflexão de 2/1 (Fig. 7) C1 feixe da superposição de A e B1 (figura 7) C2 feixe de superposição de C1 e B2 (figura 7) BB Curva: ,Corpo negro (black body)“ — figura 1, 2 D Espessura (total) de V D1 espessura de 1 D2 espessura de 2 D4 espessura de 4 D5 espessura de 5 D6 espessura de 6 DI interferência destrutiva (figura 7) KI interferência construtiva (figura 7) Nn2 Índice de refração de 2 ns Índice de refração de 5 ns Índice de refração de 6 IA curva absorvedor ideal — figura 1 R refletância SL comprimento de onda de salto T Temperatura V material compósito e emissividade A comprimento de onda 01,02, 603 ângulo de emergência (figura 7)

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Material compósito (V) compreendendo um suporte (1) feito de alumínio, com uma camada intermediária (2) posicionada em um lado no suporte (1) e com um sistema multicamada opticamente eficaz (3) aplicado à camada intermediária (2), que compreende pelo menos duas camadas dielétricas e/ou de óxido (4, 5), nomeadamente uma camada superior (4) e uma camada de absorção de luz subjacen- te (5), em que a camada superior (4) é uma camada dielétrica com um índice de refração n < 2,0, e em que uma camada metálica (6) é dis- posta diretamente na camada intermediária (2) sob pelo menos as camadas (4,5) dielétricas e/ou de óxido (4, 5), caracterizado pelo fato de que a camada intermediária (2) e o sistema multicamada optica- mente eficaz (3) são selecionados em relação às suas propriedades ópticas, de tal forma e as camadas (2, 4, 5, 6) são dimensionadas de tal forma que com uma absorção solar (a) de pelo menos 92 porcento, a radiação solar é refletida em uma faixa de comprimento de onda (A) de 1500 nm a 5000 nm para não mais do que 20 porcento a 35 por- cento e em uma faixa de comprimento de onda (A) de 5000 nm a 10000 nm para 25 porcento a 90 porcento, em que na faixa de com- primento de onda (A) de 5000 nm a 10000 nm em toda a faixa de com- primento de onda (A), é feito um aumento constante de uma refletância dependente do comprimento de onda (R) do material compósito (V) com o comprimento de onda (A).

2. Material compósito (V), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada intermediária (2) e o siste- ma multicamada opticamente eficaz (3) são selecionados em relação às suas propriedades ópticas, em particular no que diz respeito à re- fração e extinção das camadas (2, 4, 5, 6) de tal forma e as camadas ( 2, 4, 5, 6) são dimensionadas de tal forma que a radiação incidente é refletida em uma faixa de comprimento de onda (A) maior/ igual a 5200 nm a pelo menos 30 porcento, preferivelmente pelo menos 40 porcen- to, e em uma faixa de comprimento de onda (A) maior/igual a 6500 nm para pelo menos 55 porcento, preferivelmente para pelo menos 60 porcento.

3. Material compósito (V), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a camada metálica (6) é semi- transparente pelo menos em uma faixa de comprimento de onda de 300 nm a 2500 nm, em particular na faixa de 360 nm a 1800 nm, ou seja, em particular, apresenta uma transmitância na faixa de 30 por- cento a 80 porcento, preferivelmente de 40 porcento a 60 porcento.

4. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a camada metá- lica (6) consiste em um metal não nobre, em particular um metal de transição, tal como, preferivelmente de titânio ou cromo ou um metal de terras raras ou uma liga dos mesmos.

5. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a camada metá- lica (6) apresenta uma espessura (D6) na faixa de 3 nm a 14 nm, em particular na faixa de 5 nm a 12 nm, e é formada em particular em uma camada.

6. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a camada inter- mediária (2) no suporte (1) é uma camada que consiste em óxido de alumínio, que é, preferivelmente, feita de material de suporte oxidado anodicamente ou polido eletroliticamente e oxidado anodicamente.

7. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a camada inter- mediária (2) apresenta uma espessura (D>) na faixa de 100 nm a 250 nm, em particular na faixa de 130 nm a 180 nm.

8. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o índice de re- fração (n2) da camada intermediária (2) na faixa de comprimento de onda solar e possivelmente também em uma faixa de comprimento de onda (A) de 1500 nm a 5000 nm é menor do que o índice de refração (ns) da camada metálica (6), em que os materiais da camada interme- diária (2) e da camada metálica (6) são preferivelmente selecionados de modo que um ângulo crítico da reflexão total da radiação solar na camada intermediária (2) esteja na faixa de 35 º a 63 º.

9. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que um aumento médio na refletância ao logo do comprimento de onda (AR/AA) se situa na faixa de comprimento de onda (A) de 4200 nm a 6600 nm, preferi- velmente na faixa de 5000 nm a 6200 nm, na faixa de 21 porcento por um a 25 porcento por um.

10. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que um aumento médio na refletância ao longo do comprimento de onda (AR/AA) situa- se na faixa de comprimento de onda (A) de 6200 nm a 10000 nm, pre- ferivelmente na faixa de 6600 nm a 9000 nm, de 5 porcento por um a porcento por um.

11. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a camada de absorção de luz (5) do sistema óptico multicamada (3) contém um óxido misto de titânio-alumínio e/ou um nitreto misto de titânio-alumínio e/ou um oxinitreto misto de titânio-alumínio da composição química TiAlOxN,, em que os índices q , x e y denotam uma razão estequio- métrica ou não estequiométrica.

12. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a camada de absorção de luz (5) do sistema óptico de multicamadas (3) contém óxido de cromo da composição química CrO; e/ou nitreto de cromo da composição química CrN, e/ou carboneto de cromo CrC, e/ou oxini- treto de cromo da composição química CrOzN, e/ou oxicarboneto de cromo CrOzC, e/ou oxicarbonitreto de cromo CrOzCyWN,, em que os fn- dices z, v e p designam respectivamente uma razão estequiométrica ou não estequiométrica.

13. Material compósito (V), de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que as razões estequiométricas ou não estequiométricas p, q, v, x, y, z estão na faixa de O <p e/ou q e/ou v e/ou x e/ou y e/ou z <3.

14. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a camada superior (4) do sistema óptico de multicamadas (3) é uma camada de óxido de silício com a composição química SiOw, em que o índice w denota uma razão estequiométrica ou não estequiométrica que está na faixa de 1 <w<2.

15. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas camadas dielétricas e/ou de óxido (4, 5) do sistema óptico de multicamadas (3), a camada metálica (6) e/ou a camada intermediária (2) são camadas de pulverização catódica, em especial camadas ge- radas por pulverização reativa, camadas CVD ou camadas PECVD ou camadas produzidas por evaporação, em especial por bombardea- mento de elétrons ou por fontes térmicas.

16. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que a camada intermediária (2) e /ou o sistema óptico de multicamadas (3) consistem em camadas aplicadas em uma sequência de vácuo em um processo contínuo.

17. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a camada superior (4) do sistema óptico de multicamadas (3) apresenta uma es- pessura (D4) de no máximo 500 nm, em que essa espessura (D4) se situa em particular na faixa de 60 nm a 250 nm, preferivelmente na fai- xa de 100 nm a 150 nm.

18. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a camada de absorção de luz (5) do sistema óptico de multicamadas (3) apresen- ta uma espessura (D5) superior a 50 nm e um máximo de cerca de 1 um, em particular na faixa de 70 nm a 350 nm, em particular preferi- velmente na faixa de 200 nm a 270 nm.

19. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, preferivelmente de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que ca- madas (2, 4, 5) do sistema multicamada opticamente eficaz (3), prefe- rivelmente pelo menos a camada de absorção de luz (5) é/são forma- das como camada (s) de gradiente (s), na qual/nas quais em particular pelo menos um dos índices q , v, W, x, y ou z e/ou a porcentagem — preferivelmente indicada em porcentagem atômica - de um elemento não indexado contido na respectiva camada (2, 4, 5) muda continua- mente.

20. Material compósito (V), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que ele apre- senta uma configuração de uma bobina com uma largura de até 1600 mm, preferivelmente de 1250 mm, e com uma espessura (D) de 0,1 mm a 1,5 mm, preferivelmente de 0,2 mm a 0,8 mm.