CN102422182B - 具有保护性涂层的太阳反射镜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种太阳反射镜包括：成形玻璃基底，该成形玻璃基底具有聚焦区；位于所述成形玻璃基底的凸面之上的反射涂层和位于所述成形玻璃基底的凹面之上的钠离子阻挡层。所述成形基底具有包括位于所述基底的底部区域处的径向拉伸应变和位于所述基底的外周处的周向压缩应变的应变模式。当距所述成形基底的所述外周的距离增加时，所述周向压缩应变减小至开始周向压缩应变的“过渡线”。当沿朝向所述玻璃基底的所述底部区域的方向距所述过渡线的距离增大时，所述周向压缩应变增大。为了预期所述成形玻璃基底中的应变模式以避免所述阻挡层起皱和表面裂纹，所述阻挡层包括厚度变化的硅和铝的氧化物。还讨论了一种从成形部分制造太阳镜的方法。

Description

具有保护性涂层的太阳反射镜及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年3月27日提交的名为“ALKALI BARRIERLAYER(碱性阻挡层)”的美国临时专利申请序列No.61/164,047的权益。申请序列No.61/164,047的全部内容以引用方式并入本文。
本申请基于以下申请的主题：Abhinav Bhandari、Harry Buhay、William R.Siskos和James P.Thiel名下的于2010年2月19日提交的、名为“SOLAR REFLECTING MIRROR HAVING A PROTECTIVECOATING AND METHOD OF MAKING SAME(具有保护性涂层的太阳反射镜及其制造方法)”的美国专利申请序列No.12/709,045；以及James P.Thiel名下的于2010年2月19日提交的、名为“SOLARREFLECTING MIRROR AND METHOD OF MAKING SAME(太阳反射镜及其制造方法)”的美国专利申请序列号为12/709,091，并且本申请要求美国临时专利申请序列No.12/709,045和No.12/709,091的权益。申请序列No.12/709,045和No.12/709,091的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及太阳反射镜(例如具有保护性涂层(例如碱性阻挡层)的抛物线形太阳反射玻璃镜)及其制造方法，并且更具体地，涉及位于镜的凹面上的碱性阻挡层，该碱性阻挡层防止碱性离子(例如钠离子)沉淀在镜的凹面上。本发明的优选的碱性阻挡层具有耐刮擦性和耐化学性，以防止对镜的凹面的研磨损害。
背景技术
当前，试图提高太阳能集热器的效率，例如但不限于该讨论以改善太阳镜(例如抛物线形镜)的效率，所述太阳能集热器用于将太阳光线反射到位于抛物线镜的焦点处的装置。该装置通常为现有技术中已知的类型，将太阳能转化为另一形式的可用能(例如电能)。在现有技术的另一个实施方式中，抛物线镜是一次镜，该一次镜将太阳光线反射到相对于该一次镜的焦点定位的二次镜，以将太阳光线反射到转化装置。
通常，抛物线形镜包括抛物线形基底，该抛物线形基底具有反射面，例如位于成形基底的凸面上的银涂层。成形基底的优选材料是钠钙硅玻璃，这是因为：将平坦玻璃板成形为抛物线板或基底的高产量；制造平坦玻璃板的低成本；以及在成形玻璃基底的表面上施加太阳反射涂层的高产量和低成本。
尽管钠钙硅玻璃是用于太阳反射镜的基底的可接收的材料，但对玻璃的使用具有限制。更具体地，在成形过程中，平坦玻璃板被加热至1200华氏度(以下也称为“F”)以上的温度并且成形为抛物线形状。在加热和成形玻璃板期间，玻璃板中的碱性离子(例如钠离子)扩散或者析出玻璃板。而且，在将抛物线形玻璃基底暴露于太阳能期间，例如长时间的环境暴露，附加的钠离子析出玻璃基底。如由本领域技术人员理解的，钠离子从玻璃的析出或扩散是预期发生的过程，并且在低温下是缓慢过程。然而，加热玻璃或者将玻璃长时间环境暴露于太阳能会加速钠离子析出或扩散出玻璃，并且增大了析出玻璃的钠离子的量。析出玻璃的钠离子与大气中的湿气反应，并且从钠离子转化为钠化合物，例如氢氧化钠和碳酸钠。钠化合物能够蚀刻玻璃的表面并且能够作为沉淀物沉积在玻璃的表面上。钠化合物的沉淀物降低了通过玻璃的可见光的透射，例如在抛物线形玻璃基板的情况下，降低了成形玻璃基板的凸面上的反射涂层的太阳能透射，并且降低了从反射涂层反射的太阳能通过成形玻璃基底透射到成形玻璃基底的凹面上。
如由本领域技术人员进一步理解的，成形玻璃基底的表面是定向反射面，并且太阳能作为平行光线入射在玻璃基底的凹面上。平行光线作为会聚光线被从凹面反射，并且从反射涂层反射。凹入玻璃面上的钠化合物的沉淀物将定向反射面转变为非定向反射面或漫射面，而将从沉淀物反射并且穿过该沉淀物的光线引离一次镜的焦点。术语“定向反射面”当在本文使用时是指其中入射在反射面上的光线的入射角与反射角相等的光反射面。术事“非定向反射面或漫射面”如在本文使用时是指其中入射在反射面上的光线的入射角与反射角不同的光反射面。
玻璃的另一个限制在于必须注意避免刮擦玻璃表面。玻璃表面上的擦痕也能够将定向反射面变为非定向反射面或漫射面。如由本领域技术人员进一步理解的，当反射凹面从定向反射面变为非定向反射面或漫射面时，入射在抛物线形镜的焦点上的反射太阳光线的百分比降低，而降低太阳反射镜的效率。
为了从抛物线镜的凹面去除和/或消除钠化合物的沉淀物的当前技术包括：清洁表面和/或将镜的凹面封闭在密封室中，该密封室具有惰性气体以防止钠离子形成沉淀物。用于避免刮擦的当前技术包括：抛光具有擦痕的玻璃板的表面。为了确保太阳镜的表面保持定向反射面的这些所有技术均是昂贵的。
现有技术中已知阻挡层，例如在美国专利No.4,238,276、No.5,270,615、No.5,830,252和No.6,027,766以及美国专利申请序列No.08/597543和美国公报2007/0275253A1中公开的阻挡层。当前可用的碱性阻挡层和/或耐刮擦层的其中一个限制在于它们在使用于玻璃基底的平坦或成形表面上时是有效的，但是在使用于随后成形为弯曲表面(例如抛物线镜的凹面)的平坦表面上时不是有效的。对于当将涂覆有阻挡层和/或耐刮擦层的基底从平坦涂层基底成形为抛物线形涂层基底时必须解决的问题，在现有技术存在很少的(如果有)认识和讨论。更具体地，对于当涂层玻璃的轮廓从具有平坦表面的玻璃片变成具有凹面的成形玻璃基底时消除涂层中的裂纹和/或涂层的弯曲，现有技术中存在很少(如果有)的讨论。如由当前申请认识到的，当阻挡涂层被施加压力时，涂层裂纹和钠离子暴露于大气并且在玻璃基板的表面上形成钠化合物的沉淀物，并且/或当阻挡涂层和/或耐刮擦涂层起皱时，表面从定向反射面变成非定向反射面或漫射面。
如现在由本领域技术人员认识到的，有利的是提供碱性阻挡涂层或层(例如钠离子阻挡涂层)，该涂层或层具有耐刮擦性，以防止一次镜和二次镜的凹面从定向反射面变成非定向反射面或漫射面。
发明内容
本发明涉及一种具有弯曲反射面的太阳反射镜，该太阳反射镜包括：透明基底，该透明基底具有凸面和相对的凹面；以及位于所述凸面之上的反射涂层和位于所述凹面之上的碱性阻挡层或涂层。所述反射涂层反射电磁波谱的所选择的波长。
进一步地，本发明涉及一种通过以下方式制造具有弯曲反射面的太阳反射镜的方法：提供平坦透明片材；成形所述片材以提供具有凸面和相对的凹面和聚焦区的成形透明基底；在所述基底的所述凸面之上施加反射涂层；以及在所述基底的所述凹面之上施加碱性阻挡层。
更进一步地，本发明涉及包括铝和硅的氧化物的碱性阻挡涂层。
另外，本发明涉及具有弯曲反射面的太阳反射镜。所述镜包括：多个透明成形节段；以将所述节段保持在一起以成形透明基底的固定装置，该成形透明基底包括具有聚焦区的凸面和相对的凹面以及位于所述成形基底的所述表面中的一个表面上的太阳反射涂层，其中所述涂层朝向所述成形透明基底的聚焦区反射电磁波谱的可见光波和红外光波。
本发明还涉及制造成形太阳反射镜的方法。该方法通过以下方式来实现：成形两个以上的平坦透明节段，以提供两个以上的成形透明节段，其中所述成形透明节段中的每个均包括所述成形玻璃透明基底的一部分(1/(成形透明基底的总节段))；将所述成形透明节段固定在一起以提供所述成形透明基底，其中所述成形透明基底包括具有聚焦区的凸面和相对的凹面；以及在所述透明基底的所述表面中的至少一个之上提供反射涂层。
附图说明
图1是现有技术的太阳能集热器的阵列的平面图。
图2是现有技术的太阳能集热器的等距视图，图2A是入射在太阳能集热器的凹面上的太阳光线的放大图。
图3是与图2的视图类似的视图，示出了本发明的太阳镜。
图4是本发明的具有涂层的玻璃片的等距视图，图4中的涂层的一部分为了清楚起见而被移除。
图5A是真空模的侧视图，图4的玻璃片被安装在该真空模的开口端上，图5B是真空模的剖视图，本发明的成形玻璃基底位于真空模的内部。
图6是本发明的成形玻璃基底的俯视图，示出了在成形玻璃基底的外周处的周向压缩应变的样式。
图7是沿图6的线7-7剖取的视图，其中示出了成形玻璃基底的过渡应变线。
图8是沿图7的线8-8剖取的视图，示出了成形玻璃基底的周向拉伸应变和径向拉伸应变。
图9A是图4中所示的玻璃片的节段的等距视图；图9B是在玻璃片被成形为成形玻璃基底之后图9A中所示的节段的等距图，涂层具有峰部和谷部，图9C是与图9B的视图类似的视图，示出了根据本发明的教导制成的成形玻璃基底的节段，所述涂层具有数量减少的峰部和谷部，高度减小的峰部和深度减小的谷部。
图10是与图4的视图类似的视图，示出了制造本发明的成形太阳镜的本发明的另一个实施方式，其包括将涂层玻璃切割成节段。
图11是玻璃板按压装置的等距俯视图，该玻璃板挤压装置可被用于本发明的实践中以成形从图10的涂层玻璃切割出的节段。
图12是通过接合成形玻璃节段制成的本发明的成形太阳镜的俯视图。
图13是与图3的视图类似的视图，示出了通过成形玻璃节段制成的本发明的成形太阳镜。
图14是与图4的视图类似的视图，示出了位于圆形玻璃片之上的涂覆防护物。
图15是在位于成形玻璃基底的过渡应变线和底部之间的位置处的成形玻璃基底的俯视剖面图，该图示出了成形玻璃基底的周向拉伸区域和径向拉伸区域中的裂缝，为了清楚起见未示出涂层的剖面线。
图16至19是图4中所示的类型的平坦玻璃片的部分的侧视剖面图，在玻璃片的一个或两个表面上具有本发明的阻挡涂层和/或耐刮擦涂层，并且任选地在玻璃片的一个表面之上具有反射表面。
图20是具有本发明的阻挡层的光电电池的一部分的侧视图。
具体实施方式
在下面的讨论中，诸如“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”、“竖直”等的空间或方向术语如其在图中所示出的那样与本发明相关。然而，应理解，本发明可呈现各种另选取向，从而，这样的术语不应被当作限制。而且，在说明书和权利要求中使用的表达尺寸、物理性质等的所有数字应被理解为借助术语“大约”在所有情况下可改变。从而，除非有相反指示，否则在下列说明书和权利要求中阐述的数值能够基于试图通过本发明获得的期望特性而改变。至少并且不试图限制作为权利要求的范围的等同物的教导的应用，每个数字参数都应至少根据被报告的有效数字并且通过施加普通的四舍五入方法来理解。而且，本文所公开的所有范围应被理解为包含其中包含的所有子区间。例如，“1至10”的所述范围应被当作包括最小值为1且最大值为10之间(包含1和10)的任何或所有子范围；即，以最小值为1或以上开始并且最大值以10或以下结尾的所有子范围，例如1至6.7、3.2至8.1、或5.5至10。另外，当在本文中使用时，术语“施加在......之上”或者“设置在......之上”是指施加或设置在......上，但不必表面接触。例如，“施加在基底或基底表面之上”的材料不排除在沉积材料和基底或基底表面之间存在相同或不同的组分的一种或更多种其它材料。
在讨论本发明的若干非限定性实施方式之前，应理解，本发明不将其应用限定至本文所示和所讨论的特定非限定性实施方式的细节，因为本发明能够是其它实施方式。而且，本文所用的讨论本发明的术语是为了说明而不是为了限制。另外，除非另有指示，否则在下面的讨论中相同的附图标记是指相同的元件。
本发明的阻挡涂层或层是以下将详细讨论的硅-铝氧化物涂层。本发明的硅-铝氧化物涂层还防止了来自pH值在7至14范围内并且尤其在9至14范围内的材料的机械损害(例如刮擦)和化学损害(例如化学蚀刻)。除非另有指示，否则涉及本发明的涂层的阻挡特性的以下讨论可应用于本发明的涂层的耐刮擦特性。在这方面，在涂层厚度在50纳米(以下也称为“nm”)以下时，本发明的硅-铝氧化物涂层失去对机械损害和化学损害的抵抗性。
为了清楚地讨论，术语“碱性阻挡层或涂层”和“钠离子阻挡层或涂层”是指用作防止或限制在表面(在该表面上或之上施加有所述层或涂层)上形成碱性或钠沉淀物的屏障、并且任选地具有防止或限制对所述表面的机械损害和/或化学损害的抵抗性的层或涂层。“保护层或涂层”是指具有防止或限制对表面(在该表面上或之上施加有所述层或涂层)的机械和/或化学损害的抵抗性、和/或能够限制在所述表面上形成碱性沉淀物或钠沉淀物的层或涂层。
利用在基底表面上或之上施加涂层或层或膜的磁控溅射真空沉积(以下也称为“MSVD”)涂覆工艺来讨论本发明的非限定性实施方式，所述涂层或层或膜是阻挡碱性离子的屏障，例如防止钠离子与大气中的湿气反应而将钠离子转化为钠化合物，例如氢氧化钠和碳酸钠，如上所述该化合物沉淀在玻璃表面上。应理解，本发明不限于涂覆工艺，并且所述涂覆工艺可以是在玻璃表面上或之上施加或涂覆碱性离子(例如钠离子)阻挡膜或阻挡层的任何涂覆工艺。
下面的讨论是针对施加碱性离子阻挡涂层或层的非限定性实施方式。除非另有指示，否则所述讨论可应用于耐刮擦涂层或层。
应理解，玻璃基底或玻璃片不限于本发明，并且玻璃可以是任何组分的玻璃；所述玻璃可以是透明或有色玻璃，和/或所述玻璃可以是退火、热强化或回火玻璃。玻璃片或基底可以具有任何形状、厚度和尺寸。本发明的非限制性实施方式呈现为涉及太阳反射镜的实施方式。然而，本发明不限于此，并且本发明可被实施于制造商用或住宅窗户；玻璃浴室门；用于飞行器、太空飞船、陆用车辆和水下车辆的透明部；涂覆瓶；用于薄膜光电应用的涂覆玻璃；用于防雾商业冰箱的电加热玻璃；以及用于家具的玻璃。
在下面的讨论中，成形太阳反射镜被称为抛物线成形反射镜，然而，本发明不限于此，除非另有指示，否则本发明可以被实施为具有弯曲反射面和焦点或聚焦区的任何镜，例如但不限于本发明的抛物线成形镜和球面成形镜。“焦点”和“聚焦区”被限定为其中从镜反射的多于80％的太阳光线会聚的位置。“聚焦区”的尺寸和位置不限于本发明，因此在本发明的一个非限制性实施方式中，聚焦区小于镜的反射区域的五分之一(1/5)。
图1所示的是将太阳能转化为电能的现有技术的成形太阳能集热器20(参见图2)的阵列18。本发明不限于在阵列18中接合太阳能集热器20的方式，现有技术中已知的任何技术可用于接合阵列18中的太阳能集热器20。另外，本发明不限于阵列18中太阳能集热器20的数量，例如本发明可以被实施于一个太阳能集热器20上以及2、3、4、5、10、20、50以上和任何数量的太阳能集热器组合的阵列。更进一步地，本发明预期以任何便利的方式将太阳能集热器20的阵列18安装在静止位置，或者以遵循太阳路径的任何便利的方式安装太阳能集热器20的阵列18，以使太阳能集热器最大地暴露于太阳能。每个太阳能集热器20均可具有相同或不同的设计，以将太阳能引向其中太阳能被转化为替代能源(例如电能或热)的特定区域。
参照图2，每个太阳能集热器20均包括成形反射镜，例如抛物线成形镜22(这里也被称为“一次镜”)，以将太阳能聚焦在装置26上，而将太阳能转化为电能。抛物线成形镜22包括抛物线成形玻璃基底28。玻璃基底28优选地具有以下特征：总离子含量小于0.020重量百分比；在电磁波谱的可见光范围(例如350至770纳米(“nm”))内和在电磁波谱的红外(“IR”)范围(例如大于770nm至2150nm)内透过率为90％；以及低吸收率，例如在可见光范围内和红外范围内小于2％。具有前述光学特性的玻璃在美国专利No.5,030,594和2008年11月21日提交的美国专利申请序列No.12/275/,264中公开，这些文献的全部内容通过引用并入本文。PPG工业公司(PPG Indistries，Inc.)销售商标为STARPHIRE和SOLARPHIRE PV的具有上述特性的玻璃。成形玻璃基底28具有凹面30和相反的凸面32。成形玻璃基底28的外周被成形为提供侧面33。如图1所示，相邻的太阳能集热器20的侧面33彼此接触，以使具有反射面的给定区域的覆盖率最大。反射涂层、层或膜34(在图2中清楚地示出)位于成形玻璃基底28的凸面32之上或者优选地位于该凸面32上。反射膜34可以是金属，例如但不限于银、铝、镍、不锈钢或金。通常反射膜34为银。
继续参照图2，由光线36表示的平行太阳能光线入射在凹面30上。光线36的一部分37从凹面30反射到转化装置26，并且一部分38穿过凹面30，穿过成形玻璃基底28，并且从反射膜34的表面42通过成形玻璃基底28作为反射光线43(参见图2A)反射回转化装置26。为了清楚和简洁起见，太阳能光线在图2中示出为两根光线36，而不是入射在凹面30上的无数平行的太阳能光线。而且，如由本领域技术人员理解的，在成形玻璃基底28的凹面30和凸面32之间存在太阳光线的反射；然而，现有技术中已公知入射在透明基底上和通过该透明基底的太阳能光线的透射、吸收和反射的详细讨论，因此不必再进一步讨论。
在图1和2中所示的实施方式中，转化装置26包括：成形的二次镜44，该二次镜相对于抛物线成形镜或一次镜22的焦点定位；以及光学棒或光学杆46(图2中清楚地示出)，该光学棒或光学杆位于一次镜44的聚焦区处。多接头太阳能电池48位于光学杆46的端部50处。对于该布置，反射光线37和43(参见图2A)入射在二次镜44上；二次镜将光线37和43反射到光学杆46的端部52(在图2中清楚地示出)。光线37和43穿过光学杆46并且穿出光学杆46的端部50外，并且入射在太阳能电池48上，以将太阳能转化为电能。如本领域技术人员理解的，太阳能电池48能够被定位在一次镜22的焦点处，从而取消二次镜44。
本发明不限于二次镜44的形状。更具体地，在本发明的实践中，二次镜优选地具有平坦反射面。在本发明的实践中，二次镜是具有太阳反射涂覆面(例如银涂覆面)的圆形平坦玻璃片。然而，本发明可以利用具有凹面和凸面以及位于所述面中的至少一个面上(例如凸面上)的反射涂层的成形二次镜实践。
参照图1，在太阳能集热器的阵列之上支撑有盖60(在图1的左上角部分示出)，以防止灰尘和水沉积在太阳能集热器20的抛物线成形镜22的凹面30上。如本领域中已知的，盖60对于电磁规模的可见光波长范围和IR波长范围是透明的。任选地，一次镜22的成形玻璃基底28在该成形玻璃基底28的底部具有切口64(图2中清楚地示出)，以接近光学杆46和太阳能电池48。
如以上在题为“背景技术”的部分中所讨论的，当前可用的太阳能集热器的限制是使用用于一次镜22和二次镜44的钠钙硅玻璃基底。玻璃基底通常是从由浮法玻璃工艺(例如在美国专利No.3,333,936和No.4,402,722中公开的玻璃制造工艺)制成的连续玻璃带切割出的切割玻璃片，这些专利的全部内容通过引用并入本文。如现有技术中已公知的，钠钙硅玻璃包含钠离子。长时间的环境暴露(例如暴露于照射在一次镜22上的太阳能光线36)加热了成形玻璃基底28，并且对玻璃加热以形成抛物线形基底28提供了使钠离子扩散或析出成形玻璃基底28的能量。在表面30和32处析出成形玻璃基底28的钠离子与大气中的湿气反应，并且将钠离子转化为钠化合物，例如氢氧化钠和碳酸钠。钠化合物作为沉淀物沉积在成形玻璃基底28的表面上。钠化合物在成形玻璃基底28的凹面30上的沉淀降低了成形玻璃基底28的可见光透射，并且使得凹面30的具有钠化合物沉淀物的部分形成非定向反射面或漫射面，将反射光线37和43远离一次镜22的焦点或远离二次镜44引导。在一次镜的凸面32上存在最少(如果有)的钠化合物沉淀物，这是因为凸面具有反射涂层34和位于该反射涂层之上的保护性塑料涂层或膜53(仅图2中示出)。如现有技术中已知的，保护性涂层53保护反射涂层34免受环境的干扰，并且在本发明的实践中，保护性涂层53限制玻璃基底28的凸面32处的钠离子与环境反应而形成钠沉淀物。尽管用于反射涂层34的保护性涂层53防止形成钠化合物沉淀物，但本发明预期将本发明实施在玻璃基底28的凸面32上。如现在可理解的，除了由钠钙硅玻璃制成的二次镜44上的钠化合物沉淀物将来自一次镜22的反射光线离开光学杆46引导之外，二次镜可具有与一次镜22相同的缺点。
参照图3，在本发明的一个非限制性实施方式中，一次镜22的成形玻璃基底28的凹面30具有钠阻挡涂层或层或膜66。
参照图4，钠阻挡涂层66被施加在圆形平坦玻璃片70的表面68之上并且优选地在该表面上。玻璃片70的表面68被指定为成形玻璃基底28的凹面30。在本发明的实践中，阻挡层66优选地透射大于90％、更优选地为大于95％并且最优选地为100％的电磁波长的可见光谱和IR光谱。阻挡层66优选地能够经受大于玻璃的成形温度或弯曲温度的温度，例如对于钠钙硅玻璃大于1220华氏度(“F”)的温度。另外，阻挡层66优选地在玻璃片70的成形期间不破裂和/或起皱成使碱性离子(例如钠离子)不能移动通过阻挡涂层66的裂缝的程度，并且起皱不会显著地使光线37和43远离抛物线成形镜22的焦点偏转。以下更加详细地呈现出阻挡涂层66中的裂纹和阻挡涂层66的起皱的说明。
在本发明的一个非限制性实施方式中，圆形平坦玻璃片70的直径为18英寸(45.72厘米(“cm”))并且厚度为0.083英寸(2.1毫米(“mm”))。85％的硅原子和15％的铝原子的氧化物的800埃厚的阻挡涂层66通过MSVD涂覆工艺被沉积在玻璃片70的表面68(被指定为成形玻璃基底28的凹面30)上。涂覆玻璃片的被指定为成形玻璃基底28的凹面30的表面72被放置在真空成形模76的开口端74(参见图5A)上。玻璃片70和模76在炉中(未示出)被加热，以将玻璃片加热至1220℉(660摄氏度(“C”))的温度。涂覆玻璃片70和真空模76以任何常用的方式被均匀地加热。在涂覆玻璃片70和真空模76被加热至1220℉(660℃)之后，空气通过间隔孔77被从模76的内部78排出，以迫使被加热的玻璃片70进入真空模76的内部78，从而提供具有涂层66的成形玻璃基底28(参见图5B)。被加热的成形玻璃基底以可控制的方式被冷却以对成形玻璃基底退火。如可理解的，本发明预期单独地加热玻璃片70和真空模76，并且之后如上所述，将玻璃片70放置在真空模76的开口端74上，并且成形玻璃片70。用于在真空模中加热玻璃、成形玻璃以及用于退火玻璃和涂覆玻璃的工艺和设备在现有技术中已公知，因此不必再详细地讨论。
在成形工艺期间，随着平坦玻璃片70(参见图4)被偏压或被拉入真空模76的内部78，平坦玻璃片70的中心部79被伸展。因为该伸展，所以成形玻璃基底28的底部区域80处的厚度(参见图5B)(与图4中的玻璃片70的中心部79和图3中的孔64对应)是平坦玻璃片70的中心部79的厚度的80％(参见图4)，并且成形玻璃基底28的冗余边缘81的厚度(参见图5B)是平坦玻璃片70的冗余边缘82的厚度的105％(参见图4)。如可理解的，成形玻璃基底28的冗余边缘81被高度拉紧并且具有光学扭曲。在本发明的实践中，成形玻璃基底28的节段83(参见图5B)被切除以去除高度拉紧并且光学扭曲的玻璃的部分，并且使成形太阳镜20的相邻的太阳镜的侧面33彼此抵靠地定位，如阵列18中所示(图1)，但不限于此。在本发明的实践中，但不限于本发明，从周缘84朝向成形玻璃基底28的底部80(参见图5B)测量的大约2英寸的部分被切除。成形玻璃基底的周缘的附加部分被移除以提供成形玻璃基底28的侧面33(参见图3)。切口或孔64(参见图3)在成形玻璃基底28的底部区域80(参见图5B)中被切割。之后，反射涂层(例如银层34)被施加在成形玻璃基底28的凸面32之上(参见图3)，并且保护膜53(参见图2)被施加在反射涂层34上。
如理解的，本发明不限于在成形玻璃基底28的底部区域80(参见图5B)中切割孔64、切割成形玻璃基底的周缘24的工艺，或者不限于在成形玻璃基底28的凸面32之上施加反射涂层34和保护性涂层53的涂覆工艺，而是在本发明的实践中可以使用现有技术中已知的任何切割和/或涂覆工艺。
在范围为1200°至1300℉(649℃至704℃)的温度下，玻璃片70被加热变软或具有粘性；另一方面，本发明的阻挡涂层66(例如铝和硅的氧化物)是耐高温材料并且在范围为1200°至1300℉(649℃至704℃)的温度下保持尺寸稳定。当在本文中使用时，术语“尺寸稳定”是指在玻璃片的加热期间和/或加热之后涂层的物理尺寸的变化不超过±5％，并且优选地不超过±2％。在将平坦玻璃片70成形为成形玻璃基底28的期间，图6至图8中所示的应变模式出现在成形玻璃基底28中。参照图6至8，当需要时，由标记90表示的径向拉伸应变存在于成形玻璃基底的底部(参见图8)，并且由标记92表示的周向压缩应变存在于成形玻璃基底28的周缘84。阻挡涂层66由于被粘附到玻璃基底的凹面而经受应力。当距成形玻璃基底28的外周84的距离沿朝向成形玻璃基底28的底部区域80的方向增大时(参见图7)，径向拉伸应变90大体保持为相同，而周向压缩应变92减小至如“过渡线”指示并在图7中由标记94表示的位置，其中由标记102表示的周向拉伸应变(参见图8)开始存在于玻璃中并且在玻璃中存在径向拉伸应变90(参见图8)。对于以下讨论的成形玻璃基底28，例如由直径为18英寸(45.72cm)和厚度为0.083英寸(2.1mm)的平坦玻璃片70制成的成形玻璃基底28，过渡线94位于成形玻璃基底28上的如下位置，该位置与平坦玻璃片70上的距平坦玻璃片70的中心(即距中心部79的中心)大约3英寸(7.62cm)的位置相对应。当沿朝向成形玻璃基底28的底部区域80的方向距过渡线94的距离增大时，成形玻璃基底具有由标记102表示的增大的周向拉伸应变，并且具有径向拉伸应变90(参见图8)。
如由本领域技术人员已知的，成形玻璃基底28中的应变可以以任何便利的方式测量。在本发明的实践中，所讨论的成形玻璃片28的应变利用ANSYS有限元计算机程序来计算。
成形玻璃基底28的周向压缩区域103(即成形玻璃基底28的外周84和过渡线94之间的区域(参见图7))中的钠阻挡涂层66被观察到在垂直于玻璃中的压缩应变的径向方向上起皱。在过渡线94的位置中，阻挡涂层66被观察到具有径向裂纹的区域。在成形玻璃基底28的周向拉伸区域104(即在成形玻璃基底28的过渡线94和底部区域28之间的区域(参见图7))中，阻挡涂层66被观察到具有小的随机裂缝或裂纹。
如上所述，最大压缩应力位于成形玻璃基底28的冗余边缘部81处(参见图5B和7)，并且期望阻挡涂层66的最大起皱存在于冗余边缘部81处。还已观察到，照射在初始成形的玻璃基底28的冗余边缘部81上的很少的太阳光线被引到成形玻璃基底28的焦点或聚焦区。根据前述，从成形玻璃基底28的周缘84延伸等于从周缘84至初始成形玻璃基底的底部区域80测得的距离的10％至15％的距离的初始成形的玻璃基底28的冗余边缘部81被移除。在本发明的一个非限定性实施方式中，对于由直径为18英寸(45.72cm)的平坦玻璃片70成形的成形玻璃基底28，从周缘84朝向成形玻璃基底的底部80(参见图5B)测得的大约2英寸(5.08cm)的部分被切除，以移除高度拉紧并且光学扭曲的玻璃的部分。成形玻璃基底的周缘的附加部分被移除以提供成形玻璃基底28的侧面33(参见图3)。
现在讨论由阻挡涂层66中的裂缝和/或裂纹造成的观察和/或预期缺陷，以及由阻挡涂层的起皱造成的观察和/或预期缺陷。预期的是，延伸通过阻挡涂层66的厚度的裂纹或裂缝将为大气中的湿气和析出玻璃的钠离子提供通路以彼此相互作用，从而形成可沉积在阻挡涂层66(参见图7)的表面108上和/或成形玻璃基底28的阻挡涂层66和凹面30之间的钠化合物沉淀物。阻挡涂层66的表面108上的钠化合物能将阻挡涂层66的定向反射面变成非定向反射面或漫射面，并且沉淀在阻挡涂层66和凸面30之间的钠化合物能够使阻挡涂层66分离。
起皱的缺陷能够将阻挡涂层66的表面108从定向反射面变成非定向反射面或漫射面，并且起皱的严重情况另外能够在阻挡涂层中形成裂纹。下面的讨论针对阻挡涂层66，并且除非另有指示，否则所述讨论可应用于阻挡涂层的耐刮擦性能(以上讨论)。
参照图9A至9C，当需要时，预期位于周向压缩的区域103(参见图7)中的玻璃片70(参见图9A)的节段110上的阻挡涂层66具有在侧面112和113之间测量的长度，以及在侧面116和117之间测量的宽度。在玻璃片70被成形为成形玻璃基底28之后，平坦玻璃片70的节段110与成形玻璃基底28的节段118相对应。成形玻璃基底28的节段118的凸面32的长度(当在节段118的侧面112和113之间测量时)比平坦玻璃片70的节段110的侧面112和113之间测量的长度略大，并且成形玻璃基底28的节段118的凸面32的宽度(当在节段118的侧面116和117之间测量时)略小于玻璃片70的节段110的宽度(当在节段118的侧面116和117之间测量时)。成形玻璃基底28的节段110的凹面30的长度(当在节段118的侧面112和113之间测量时)比平坦玻璃片70的节段110的侧面112和113之间测量的长度略大，并且成形玻璃基底28的节段118的凹面30的宽度(当在节段118的侧面116和117之间测量时)比平坦玻璃片70的宽度(当在节段118的侧面116和117之间测量时)小。
当在节段118的侧面112和113之间测量时凸面32的长度和凹面30的长度之间的增大的差较小。当在节段118的侧面116和117之间测量时凹面30的宽度之间的减小的差比节段118的凸面和凹面的长度之间的差大。为了示意并且不限于本发明，节段110的侧面112和113与节段118的侧面112和113之间的测量伸展对于凸面和凹面两者均是2％至6％。节段110的侧面116和118与节段118的侧面116和118在成形玻璃基底28的周边测得的收缩是14％，其中凹面30具有14％的收缩并且凸面32具有13％的收缩。在成形玻璃基底28的底部80处，凸面和凹面的伸长分别是5％和4％。
另一方面，阻挡涂层66的长度和宽度保持不变，并且与平坦玻璃片70的对应宽度对比由于成形玻璃基底28的凸面和凹面的宽度的减小而起皱，通常被称为应变。更具体地，在成形工艺期间，玻璃具有粘性，并且阻挡涂层66的起皱将成形玻璃基底28的凹面30的轮廓变为具有折痕120的表面，例如，波纹表面(参见图9B)，以适应平坦玻璃片70的表面72的宽度的减小。折痕120将阻挡涂层66的表面108和成形玻璃基底28的凹面30从图9A中的定向反射面变成图9B中的非定向反射面或漫射面。在第一种情况下(图9B)，由于阻挡涂层66的厚度增大，例如阻挡涂层增大至160纳米(“nm”)的厚度，而平坦玻璃片的宽度的收缩量保持不变，因此折痕120的数量和折痕120的高度增加，而增加了漫反射太阳光线37和43的百分比(参见图2和2A)。在第二种情况下(图9C)，由于阻挡涂层66的厚度减小，例如阻挡涂层66减小至60nm的厚度，而平坦玻璃片70的收缩量保持不变，第二种情况下折痕120的数量和折痕120的高度(图9C)小于第一种情况下折痕120的数量和折痕120的高度(图9B)，从而减小了漫反射太阳光线37和43的百分比(参见图2和2A)。如上所述，当距成形玻璃基底28的外周84的距离增大时(参见图6至8)周向压缩的区域103(参见图7)减小；因此当距成形玻璃基底28的外周84的距离增大时成形玻璃基底28的凹面30的周向宽度的收缩百分比减小，并且阻挡涂层66的厚度可以增加，而不增大折痕120的数量和折痕120的幅度(参见图9B和9C)。
在本发明的一个非限制性实施方式中，阻挡涂层66的厚度被选择为具有钠阻挡性能并且使起皱最小。更具体地，阻挡涂层66的最小厚度被选择为防止钠离子与大气中的湿气反应而将钠离子转化为钠化合物沉淀物并且使起皱最小。如由本领域技术人员理解的，移出玻璃的钠离子的过程是扩散过程，并且为了本发明，相关的参数是玻璃中存在的钠离子的量。扩散率、碱性离子(例如，钠离子)的尺寸，以及将钠离子驱动至成形玻璃基底28的表面的能量不被考虑成与本讨论相关，因为太阳镜的使用是长期的使用，例如30年。
基于前述内容，玻璃中的碱性离子或钠离子的量是玻璃组分和玻璃片的厚度的函数，例如当成形玻璃基底28的玻璃片70的厚度增大时，玻璃片中的钠离子的数量增加，并且阻挡涂层的厚度和/或密度优选地增大。对于钠钙硅玻璃，钠浓度通常为14％的重量百分比。在本发明的一个非限制性实施方式中，抛物线成形镜22由厚度为0.083英寸(2.1毫米)的玻璃基底制成。在本发明的该非限制性实施方式中，阻挡涂层是85％的硅原子和15％的铝原子的氧化物的MSVD涂层。为了防止钠离子与环境中的湿气反应而将钠离子转化为钠化合物沉淀物的最小涂层厚度是40nm。如理解的，最小厚度以上的任何厚度都防止钠离子与环境中的湿气反应；然而，当阻挡涂层66的厚度增大时，起皱的严重性增加。在本发明的实践中，周向拉伸区域104中的阻挡涂层66(参见图7)优选地在40至100nm的范围内，更优选地在60至100nm的范围内，并且最优选地在60至80nm的范围内。涂层厚度在40至100nm范围内的相同涂层组分提供了抵抗机械和化学冲击和/或损害的保护性涂层。
如上所述，平坦玻璃片70利用真空模76被成形(参见图5A和5B)。在玻璃片70被成形之后，当玻璃尺寸稳定时从模76去除成形玻璃基底并且将其退火。为了本发明，当成形玻璃能支撑其重量而不改变其形状时，玻璃被认为尺寸稳定。对于在美国专利No.5,030,594和2008年11月21日提交的美国专利申请序列No.12/275,264中公开的玻璃，所述玻璃在1050℉的温度下尺寸稳定。退火工艺减小了阻挡涂层66和成形玻璃基底28中的固有应力而使残余应力最小，从而阻挡涂层和成形玻璃基底28能够被切割而不粉碎基底28或使阻挡涂层破碎。退火设备和平坦玻璃基底28退火的速率不限制于本发明，并且在现有技术中已知的用于退火的设备和方法以及速率可使用在本发明的实践中。在现有技术中已公知对涂覆和未涂覆玻璃制品退火，因此不必再进一步讨论。
本发明不限于玻璃片70的厚度，因此玻璃片可以是任何厚度。在本发明的优选实践中，玻璃片70优选较薄，以提供轻质成形玻璃基底28。尽管薄玻璃是优选的，但玻璃厚度应足够厚以具有结构稳定性。当在本文中使用时，术语“结构稳定性”是指玻璃必须以最小玻璃破损利用真空模或按压模从平坦玻璃片70(参见图4)处理成抛物线成形镜22(参见图3)。在本发明的实践中，玻璃厚度优选地在0.075至0.126英寸(1.9至3.2mm)的范围内，更优选地在0.078至0.110英寸(2.0至2.8mm)的范围内，并且最优选地在0.083至0.091英寸(2.1至2.3mm)的范围内。
在本发明的优选实践中，阻挡涂层66是15％的铝原子和85％的硅原子的氧化物。提高铝原子的百分比使得涂层更硬。尽管更硬的涂层减小起皱，但其趋于破裂。涂层中的裂纹可导致大气中的湿气与钠离子反应，从而将钠离子转化为钠化合物。对于硅和铝的氧化物的阻挡涂层，该涂层优选地包括30-100％的硅原子和0-70％的铝原子，更优选地为50-95％的硅原子和5-50％的铝原子，例如30％至小于100％的硅原子和大于0％至70％的铝原子，并且最优选地包括60-90％的硅原子和10-40％的铝原子。如可理解的，本发明不限于硅和铝的氧化物的阻挡涂层或膜，在本发明的实践中可以使用现有技术中已知的类型的任何钠阻挡膜。在本发明的实践中可使用的阻挡涂层的类型包括但不限于在美国公报2007/0275253A1中公开的涂层或膜，该文献的全部内容通过引用并入本文。
如由MSVD涂层的领域中的技术人员理解的，沉积参数可被改变以减小涂覆阻挡膜中的固有应力；然而，如上所述，阻挡膜和成形玻璃基底同时被退火以使残余应力最小，从而成形玻璃基底28可被切割而不使基底28粉碎。因此在涂层沉积期间降低阻挡涂层中的固有应力是任选的，不限于本发明。
本发明预期通过减少将玻璃片70(参见图4)成形为成形玻璃基底28(参见图5B)的时间来降低成形玻璃基底28中的应变。如可理解的，当玻璃片70的温度增加时，玻璃的粘性降低，并且阻挡涂层66的起皱的幅度增加，这是因为涂层具有起皱至其最大程度的时间，并且玻璃具有在涂层的平面中流动的时间，例如，玻璃具有流入阻挡涂层66或120(参见图9C)的折痕中的时间。另外，增加成形时间(即，将玻璃片70拉入成形模76的腔中所用的时间)增大了阻挡涂层66的起皱的幅度，这是因为涂层66具有起皱至其最大程度的时间，并且玻璃具有流入阻挡涂层66(参见图4)或120(参见图9C)的折痕中的时间。
在本发明的实践中，当玻璃片70被拉入真空模76时，玻璃片70在形成时优选地具有1.00×107.8泊至5.36×109泊的范围内的粘度。在该粘度范围内，当成形时间为3秒时发现阻挡涂层66发生最小起皱，当成形时间为25秒时发现阻挡涂层66发生最大起皱。基于前述，预想到，对于粘度范围在1.00×107.8泊至5.36×109泊的玻璃，阻挡涂层66的最小起皱大于零至5秒，并且优选地为3秒，阻挡涂层66的最大起皱是25秒以上。
如由本领域技术人员理解的，玻璃的温度相对于粘度的曲线取决于玻璃的组分。已确定，由PPG工业公司以注册商标STARPHIRE销售的类型的钠钙玻璃在温度处于1200°至1300℉的范围内时具有位于1.00×107.8泊至5.36×109泊的范围内的粘度。在本发明的实践中，STARPHIRE玻璃的片70在设定为1300℉的炉中被加热，以将玻璃片70加热至1220℉的期望温度。玻璃具有2.60×109泊的粘度，并且当成形时间为3秒时发现阻挡涂层66发生最小起皱，并且当成形时间为25秒时发现阻挡涂层66发生最大起皱。
如由本领域技术人员现在可理解的，用于成形玻璃基底28的凸面的应变模式与用于成形玻璃基底28的凹面的应变模式类似。
参照图10至13，当需要时，本发明还预期通过从平坦玻璃片材切除若干节段来降低成形玻璃基底28中的应变，成形所述节段并且将成形的节段接合在一起以提供形状与成形玻璃基底28类似的成形玻璃基底(参见图3)。在本发明的一个非限制性实施方式中，平坦玻璃片材126的表面124被涂覆有阻挡涂层66(参见图10)。玻璃片材126的表面124期望为成形玻璃基底130的凹面(参见图12和13)。从玻璃片材126切除四个平坦节段132至135。平坦节段132至135中的每个均包括：接合侧面138和140的倒圆角部136；接合侧面144和146的平坦端部142；侧面138在角部148处被接合至侧面144，并且侧面140在角部149处被接合至侧面146。
每个节段132至135均被确定大小，使得如下所述成形节段132至135提供1/4的成形玻璃基底130(参见图12和13)，使得以下面讨论的方式将成形节段132至135接合在一起形成成形玻璃基底130，该成形玻璃基底130与成形玻璃基底28(参见图3)类似。
本发明不限于节段132至135从玻璃片材126切除的方式，因此现有技术中已知的任何切割或刻线技术均可应用在本发明的实践中。节段132至135的边缘为了安全起见可以如现有技术中已知的被缝合。每个平坦节段132至135均利用现有技术中已知的任何挤压方法和设备以任何便利的方式成形，例如但不限于利用具有成形表面的固体上模和具有挠性支撑表面的下模；具有成形表面的固体上模和下环形模；以及具有成形表面的真空上模进行挤压弯曲，例如，如在美国专利号为7,240,519和7,437,892中公开的那样，这些专利的全部内容通过引用结合于此。
在本发明的优选实践中，节段132至135利用具有成形表面的上真空模被成形。参照图11，节段132至135中的一个(例如节段132)被加热至使粘度在1.00×107.8泊至5.36×109泊的范围内并且被设置在下支撑部件157的弯曲表面156上。支撑部件157和具有成形表面的上真空成形模158相对于彼此移动，例如上模158向下支撑部件157移动，以使节段132与成形表面159接触。真空装置被拉过上模158的成形表面159以成形节段132。重复该过程来成形其余三个节段133至135从而提供四个成形节段160至163。任选地，该四个节段可通过提供具有四个成形区域的成形模而同时被成形。
反射涂层34和保护性涂层53(参见图2)被施加至成形节段160至163的凸面。
在本发明的优选实践中，在节段132至135被从玻璃片材126切除之前，将阻挡涂层66施加到平坦玻璃片材126的表面124。然而，本发明预期将阻挡涂层66施加至平坦节段132至135或者成形节段160至163。在本发明的优选实践中，反射涂层34和保护性涂层53被施加至成形节段160至163的凸面；然而，本发明预期将反射涂层34和保护性涂层53施加至玻璃片材126的与该玻璃片材的表面124相对的表面。如可理解的，如果在节段132至135成形之前施加反射涂层34和保护性涂层53，则反射涂层34和保护性涂层53必须经受玻璃节段132至135被成形时的温度。任选地，保护性涂层54可在节段被成形之后施加。
本发明不限于接合以形成成形玻璃基底130的节段132至135的数量，并且成形玻璃基底130可通过接合2个、3个、4个、5个或更多个节段而形成。如现在可理解的，接合形成成形玻璃基底130的成形节段的数量越大，成形玻璃基底28或130中的应变的降低越大。
参照图12和13，成形玻璃节段160至163以任何便利的方式接合在一起。在本发明的一个非限制性实施方式中，节段160至163被定位在一起以形成成形玻璃基底130，并且一对环166和168(仅在图12中示出)通过粘合剂被固定至反射涂层34。在本发明的另一个非限制性实施方式中，环166和168被接合至成形玻璃基底的凸面32。之后，接合的成形节段160至163的凸面和环166和168以任何便利的方式被涂覆有反射涂层34和保护性涂层53。在本发明的再一个非限制性实施方式中，成形节段的侧面通过粘合剂接合在一起，例如粘合剂将成形节段的相邻的成形节段的侧面140接合在一起，并且将成形节段的相邻的成形节段的侧面138接合在一直，如图12中所示。如在图10和13中可见，倒圆角部136形成成形基底130的切口64。
本发明不限定平坦节段132至135的尺寸被推导的方式。例如并且不限于本发明，平坦节段的尺寸可以由计算机程序和从构造成形抛物线基底、将成形的基底切割至期望数量的节段并且测量节段的侧面而推导出。
如现在可理解的，采用以上技术将减低玻璃中的应变并且将降低阻挡涂层66的起皱和破碎；然而，只要在玻璃中保留有应变，则阻挡涂层66将具有起皱和破裂度。根据前述，本发明预期，通过在平坦玻璃片70的被指定为成形玻璃基底28(参见图3)和成形玻璃基底126(参见图13)的凹面的选择表面部分之上提供不同厚度的阻挡涂层66，来进一步降低阻挡涂层66的破碎和起皱。在以下的讨论中，本发明的实施方式被实施于平坦玻璃片70上，以提供由平坦玻璃片70成形的成形玻璃基底28。然而除非另有指示，否则该讨论被应用于将阻挡涂层66施加至玻璃节段132至135或者成形玻璃节段160至163。
在本发明的第一非限制性实施方式中，阻挡涂层66在平坦玻璃片70(参见图4)的被指定为成形玻璃基底28的凹面30的表面68上具有恒定厚度(以下被称为“第一涂覆技术”)。在本发明的第二非限制性实施方式中，成形玻璃基底28的凹面30中的周向应变的变化被预期通过施加或沉积阻挡涂层或层66来进行(以下被称为“第二涂覆技术”)，该阻挡涂层或层66具有变化的厚度，例如，为这样的厚度：当距圆形平坦玻璃片70(参见图4)的周边150的距离沿朝向平坦玻璃片70的中心部79的方向增大时该厚度增大。在第三非限制性实施方式中，成形玻璃基底28的凹面30中的周向应变的变化被预期通过施加或沉积这样的阻挡层66来进行，该阻挡涂层66具有：从平坦玻璃片70的周边150到过渡线94的期望位置(参见图7)的第一恒定厚度；以及从过渡线94至平坦玻璃片70的中心部79的第二恒定厚度，其中阻挡涂层的第二厚度比阻挡涂层的第一厚度厚(以下被称为“第三涂覆技术”)。
用于制造成形玻璃基底28的涂层厚度的变化(参见图3和5B)可通过掩盖平坦片70的区域以具有薄涂层来实现，例如，当平坦玻璃片70的中心部79被涂覆时，利用防护物170来覆盖玻璃片70(参见图4)的期望位于周向压缩区域103(参见图7)中的表面。
第一涂覆技术被实施为通过在片材中切割节段132至136的轮廓之前或之后来涂覆第一玻璃片材126的表面124而提供节段160至163。第二涂覆技术被实施为通过在节段132至136借助切割线而在平坦玻璃片材126中形成轮廓之后或者在将节段132至136从玻璃片材去除之后来涂覆所述节段而提供节段160至163。当距平坦端部142(参见图10)的距离沿朝向倒圆角部136的方向增大时，用于第二涂覆技术的涂层66的厚度增加。第三涂覆技术被实施为通过在节段132至136借助切割线而在平坦玻璃片材126中形成轮廓之后或者在将节段132至136从玻璃片材去除之后涂覆节段来提供节段160至163。用于第三涂覆技术的涂层66被施加至节段132至135，以具有：从平坦节段132至136的侧面144和146至过渡线94的期望位置(参见图7)的第一恒定厚度；以及从过渡线94至节段132至136的倒圆端部136的第二恒定厚度。
用于第一涂覆技术的阻挡涂层66具有40至100nm范围内或者80至100nm范围内的恒定厚度。在本发明的一个非限制性实施方式中，阻挡涂层66包括85％的硅原子和15％的铝原子的氧化物。厚度为80nm的阻挡涂层66通过MSVD被沉积在平坦玻璃70的表面72上。所述玻璃是在美国专利号No.5,030,594和2008年11月21日提交的美国专利申请序列号12/275,264中公开的类型。平坦玻璃片70是这样的圆形玻璃片，即，直径为17.75英寸；总含铁量小于0.020重量百分比；电磁波谱的可见光范围和IR范围内的透过率为90％；以及在可见光范围和IR范围内吸收率在2％以下。在成形玻璃基底被冷却之后，如上所述成形玻璃基底28的外周被形成以提供具有侧面33和中心孔28(参见图3)的成形玻璃基底28。在成形玻璃基底28的凸面32之上施加反射涂层34，以提供抛物线成形镜22。
第二涂覆技术提供这样的阻挡涂层66，即，当距平坦玻璃片70的周边朝向中心部79的距离增加时，阻挡涂层66的厚度增加，例如，优选地但不限于本发明，阻挡涂层66从平坦玻璃片70的外周172处的40nm的厚度增加到平坦玻璃片70的中心部79处的80nm的厚度。以该方式，当玻璃中的周向应变减小并且成形玻璃基底28的凹面30的宽度收缩百分比减小以降低起皱时，阻挡涂层66的厚度增加。朝向成形玻璃基底28穿过过渡线94，阻挡涂层66的厚度增加，因为周向拉伸增加。参照图15，示出了周向拉伸区域104中的成形玻璃基底28的截面，该截面位于过渡线94和中心区域80之间(参见图7和15)。阻挡涂层66具有裂缝174，然而，阻挡涂层66足够厚(例如80nm)，使得裂缝154不延伸到阻挡涂层66的表面108。
用于第三涂覆技术的阻挡涂层66具有：从平坦玻璃片70的外周172到成形玻璃基底28的过渡线94的期望位置的第一恒定厚度；以及从过渡线94至平坦玻璃片70的中心部79的第二恒定厚度，其中阻挡涂层66的第一厚度比阻挡涂层66的第二厚度薄。在本发明的一个非限制性实施方式中，阻挡涂层66的第一恒定厚度在40至60nm的范围内，更优选在40至50nm，并且第二恒定厚度在比60至100nm大的范围内，更优选地在比60至80nm大的范围内。通过该布置，阻挡涂层66的起皱在周向压缩区域103中最小，并且阻挡涂层66的厚度在周向拉伸区域104中足够厚，使得裂缝174不延伸到阻挡涂层66的表面108。另外，通过该布置，阻挡涂层66的厚度在周缘84和过渡线94之间(即，在增大的玻璃厚度的区域中)较薄以降低阻挡涂层66的起皱，并且阻挡涂层66的厚度在过渡线94和成形玻璃基底28的底部区域80之间(即，在较薄玻璃的区域中，在该区域中起皱不象周向压缩区域103中那样严重并且主要是裂缝174)较厚。如可理解的，本发明不限于在过渡线94的区域中的厚度变化，因此涂层厚度变化可以是渐进变化或者阶梯变化。
如现在可理解的，在当二次镜44包括成形基底时的情况下，防止阻挡涂层66的起皱的技术可被实施以形成成形二次镜。
本发明的附加实施方式包括但不限于：
1.在平坦玻璃片70的被指定为成形玻璃基底28的凹面30的表面68之上施加阻挡涂层66和/或耐刮擦涂层并且在平坦玻璃片70的被指定为凸面32的表面72之上(参见图16)施加阻挡涂层66，并且将平坦玻璃片70成形为成形玻璃基底28。之后，将反射层34和任选的保护性涂层53施加在成形玻璃基底28的凸面32上；
2.在平坦玻璃片70的被指定为成形玻璃基底28的凹面的表面68之上施加阻挡涂层66和/或耐刮擦涂层，并且在平坦玻璃片70的被指定为平坦玻璃片70的凸面的表面72之上施加阻挡涂层66，并且在表面72上的阻挡涂层66之上施加反射涂层34(参见图17)，并且之后将平坦玻璃片70成形为成形玻璃基底28；
3.将平坦玻璃片70成形为抛物线成形玻璃基底28，并且在凹面30之上施加阻挡涂层66和/或耐刮擦涂层，并且在抛物线形玻璃基底28的凸面32之上施加反射涂层34；以及
4.将平坦玻璃片70成形为成形玻璃基底28，并且在凸面32之上施加阻挡涂层66，并且在成形玻璃基底28的凹面30之上施加阻挡涂层和/或耐刮擦涂层，并且在凸面32之上或上在阻挡涂层66的之上或上施加反射涂层34(参见图19)。
如可理解的，在本发明的非限制性实施方式的实践中，当反射层34和/或阻挡涂层66和/或耐刮擦涂层被施加至平坦玻璃片70，并且被涂覆的平坦玻璃被加热并成形时，例如，如以上讨论的，反射层34和阻挡层66和/或耐刮擦涂层必须能够经受成形的升高的温度，例如1200℉以上。能够经受升高的温度的反射涂层在现有技术中已知，例如参见美国专利号为7,329,433，该专利的全部内容通过引用并入本文。该专利公开了被沉积在反射层上以在高温处理期间保护反射层的底膜。
在本发明的优选实践中，阻挡涂层66利用MSVD设备被施加。如由本领域技术人员理解的，用于MSVD涂覆的阴极必须是导电的。为了提供导电的硅阴极，例如将重量百分比大于5的铝附加到硅，。然而，本发明不限于阻挡涂层的MSVD施加，因此用于施加阻挡涂层的任何已知的涂覆工艺可被用于本发明的实践中。另外，本发明不限于具有同质的阻挡涂层，因此本发明预期具有变化组分的铝和硅的氧化物。例如，在本发明的一个非限制性实施方式中，重量为60％的铝原子和重量为40％的硅原子的氧化物的第一阻挡涂层被施加到玻璃的表面，并且重量为85％的铝原子和重量为15％的硅原子的氧化物的第二阻挡涂层被施加到第一阻挡涂层上。
如现在可理解的，本发明的阻挡层66可用于防止钠离子损害光电装置的导电层。更具体地，并且参照图20，示出了在本发明的阻挡涂层66之上具有导电层186的光电装置184。阻挡层66被施加于玻璃片材190的表面188。阻挡层66防止钠离子形成会攻击并损害光电电池184的导电涂层186的钠化合物沉淀。
如以上详细地讨论的，铝和硅的氧化物的阻挡层除了提供防止钠离子移出玻璃的屏障之外，还提供用于玻璃的保护层，以防止对玻璃表面进行机械和化学损害。
本领域技术人员应容易地理解，在不脱离前述说明中公开的理念的情况下，可以对本发明的非限定性实施方式进行修改。从而，在本文中公开的本发明的特定的非限制性实施方式仅为了示意，并且不限制本发明的范围，本发明的范围由所附的权利要求和其任何以及所有等同例的全部范围给出。

Claims (19)

1.一种具有弯曲反射面的太阳反射镜，该太阳反射镜包括：
透明基底，该透明基底具有凸面和相对的凹面；以及
位于所述凸面之上的反射涂层和位于所述凹面之上的碱性阻挡层，其中，所述反射涂层反射电磁波谱的所选择的波长，其中穿过所述基底的太阳能从反射涂层经过所述基底反射回。
2.根据权利要求1所述的太阳反射镜，其中，所述碱性阻挡层具有机械和化学保护性能。
3.根据权利要求1所述的太阳反射镜，其中，所述阻挡层位于所述基底的所述凹面上，并且包括铝和硅的氧化物。
4.根据权利要求3所述的太阳反射镜，其中，所述阻挡层的铝的重量百分比大于硅的重量百分比。
5.根据权利要求3所述的太阳反射镜，其中，所述阻挡层包括15％的铝原子和85％的硅原子，并且所述阻挡层通过磁控溅射真空沉淀被沉积。
6.根据权利要求5所述的太阳反射镜，其中，所述阻挡层的厚度在700至950纳米的范围内。
7.根据权利要求1所述的太阳反射镜，其中，所述透明基底是具有聚焦区的钠钙成形玻璃基底，并且所述阻挡层是钠离子阻挡层。
8.根据权利要求7所述的太阳反射镜，其中，所述阻挡层具有第一表面和相对的第二表面，并且所述阻挡层的所述第一表面与所述成形玻璃基底的所述凹面表面接触，并且所述阻挡层的所述第二表面背离所述成形玻璃基底的所述凹面。
9.根据权利要求8所述的太阳反射镜，其中，所述阻挡层包括硅和铝的氧化物，并且所述阻挡层的所述第一表面具有第一重量百分比的硅，并且所述阻挡层的所述第二表面具有第二重量百分比的硅，其中，所述第一重量百分比的硅与所述第二重量百分比的硅不同。
10.根据权利要求7所述的太阳反射镜，其中，所述成形玻璃基底包括保持在一起的至少两个成形玻璃节段，以提供所述成形玻璃基底。
11.根据权利要求10所述的太阳反射镜，其中，每个节段均包括所述成形玻璃基底的一部分，该部分是1/(抛物线成形玻璃基底的总节段)。
12.根据权利要求7所述的太阳反射镜，其中，所述成形玻璃基底的周边包括四个角部和四个侧面。
13.一种具有弯曲反射面的太阳反射镜，该太阳反射镜包括：
透明基底，该透明基底具有凸面和相对的凹面；以及
位于所述凸面之上的反射涂层和位于所述凹面之上的碱性阻挡层，其中，所述反射涂层反射电磁波谱的所选择的波长，其中所述透明基底是具有聚焦区的钠钙成形玻璃基底，并且所述阻挡层是钠离子阻挡层，所述成形玻璃基底具有包括位于所述成形玻璃基底的底部区域处的径向拉伸应变和位于所述成形玻璃基底的外周处的周向压缩应变的应变模式；其中，当距所述成形玻璃基底的所述外周的距离沿朝向所述成形玻璃基底的所述底部区域增加时，所述周向压缩应变减小至被指定为“过渡线”的区域，在所述过渡线处在所述玻璃中存在周向拉伸应变和径向拉伸应变，并且当沿朝向所述成形玻璃基底的所述底部区域的方向距所述过渡线的距离增大时，所述周向拉伸应变增大。
14.根据权利要求13所述的太阳反射镜，其中，所述阻挡涂层覆盖所述成形玻璃基底的所述凹面，并且具有恒定厚度。
15.根据权利要求14所述的太阳反射镜，其中，所述阻挡涂层的厚度在60至100纳米的范围内，并且组分包括铝和硅的氧化物，并且所述反射涂层为银涂层。
16.根据权利要求13所述的太阳反射镜，其中，当距所述成形玻璃基底的所述外周的距离朝向所述成形玻璃基底的所述底部区域增加时，所述阻挡涂层的厚度增加。
17.根据权利要求16所述的太阳反射镜，其中，所述阻挡涂层的厚度在40至100纳米的范围内。
18.根据权利要求13所述的太阳反射镜，其中，所述阻挡涂层具有：从所述成形玻璃基底的周边至所述成形玻璃基底的所述过渡线的第一恒定厚度；以及从所述成形玻璃基底的所述过渡线到所述成形玻璃基底的所述底部区域的第二恒定厚度，其中所述第一恒定厚度与所述第二恒定厚度不同。
19.根据权利要求18所述的太阳反射镜，其中，所述成形玻璃基底的所述第一恒定厚度在40至60纳米的范围内，并且所述第二恒定厚度在大于60至100纳米的范围内。
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