CN103635756A - 耐腐蚀太阳能镜 - Google Patents

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Abstract

一反射制品包括一具有第一主表面和第二主表面的透明基材。一底涂层，其形成在第二主表面的至少一部分上。一主反射涂层，其具有形成在底涂层的至少一部分上的至少一层金属层。一保护涂层，其形成在主反射涂层的至少一部分上。该制品进一步包括一太阳能电池和阳极，太阳能电池连接到金属层和阳极。

Description

耐腐蚀太阳能镜
政府支持公告
本发明是在政府的支持下，根据由美国能源部资助的第DE-FC36-08G018033号政府合同(DOE太阳能发电)做出的。在本发明中美国政府会享有一定的权利。
相关申请的交叉参考
本申请涉及和要求美国申请序列号12/330580、12/330618、和12/330651的权益，它们全部于2008年12月9日提交并且在此都被本文作为参考。
发明背景
1.发明领域
本发明总体涉及太阳能镜，在一个特定的实施方案中，涉及对于镜的金属层来说具有改善的防腐性能的反射镜。
2.技术考量
随着化石燃料成本增加，太阳能发电正在成为一种商业上更可接受的和经济上可行的能源。已知的应用使用反射镜将太阳能会聚来发电。“会聚太阳能热发电”(CSTP)装置使用具有高阳光辐射反射率的反射镜。一种常规的系统采用弯曲的抛物柱面式太阳能镜以将太阳能会聚到沿焦线设置的管上。管内的传热介质把吸收的热能传送到发电5机构用于发电。另一种常规系统中使用太阳能塔，其中许多平板太阳能镜在塔上的特定位置导向太阳能。聚焦太阳能产生的热量被传递到工作流体，如钠，并且被加热的工作流体被用于发电。此类镜的进一步应用是“会聚光伏”(CPV)。在此应用中，镜子将太阳能聚焦或会聚到高效光伏(PV)器件，从而提高每个器件的能量输出。
在这些系统中，期望镜子尽可能多地反射太阳能。还期望镜子有尽可能长的商业寿命，以排除对镜子的频繁更换。
常规的太阳能镜采用金属反射层以反射太阳能。这些镜子以可以包括数百或数千镜子的阵列的形式设置在户外。由于反射镜被暴露的环境条件，例如雨、雪、空气中的污染物等，这些常规的太阳能镜的问题在于反射金属层可以被水分或空气中的污染物的损伤而腐蚀或退化。一些太阳能镜包括外壳或基座，以帮助将这些物质排除在外。然而，随着时间增长和磨损，基座会破裂或断开，让水分进入和腐蚀金属层。这样的腐蚀降低反射镜的反射率并且缩短反射镜的商业寿命。
因此，提供具有增强抗腐蚀性的反射制品，如太阳能镜，将是有利的。
发明概述
一种反射制品，包含具有第一主表面和第二主表面的基材。包含至少一个金属层的主反射涂层形成在基材的主表面的至少一部分上。阳极，例如牺牲阳极，与主反射涂层的金属层电接触。阳极可以包含氧化电位比金属层更高的材料。
进一步的反射制品，其包含具有第一主表面和第二主表面的基材。包含至少一个金属层的主反射涂层形成在基材的主表面的至少一部分上。电子源，例如电池、太阳能电池、或类似的电位源，与主反射涂层的金属层电接触。
另一种反射制品包含具有第一主表面和第二主表面的透明基材。底涂层形成在第二主表面的至少一部分上。包含至少一个金属层的主反射涂层形成在底涂层的至少一部分上。保护涂层形成在主反射涂层的至少一部分上。该制品还包含电子源，例如太阳能电池(solar cell)和/或电池(battery)，以及阳极，其中电子源电连接到所述金属层和阳极。
附图说明
本发明将参照下面的附图进行说明，其中相同的附图标记始终表示相同的部件。
图1A是结合本发明特征的反射制品的侧截面图(未按比例)；
图1B是结合本发明特征的另一反射制品侧截面图(未按比例)；
图1C是结合本发明的特征的进一步反射制品的侧剖视图(未按比例)；
图2是本发明的另一反射制品的侧截面图(未按比例)；
图3是本发明的进一步反射制品的侧截面图(未按比例)；
图4是本发明的再一反射制品的侧截面图(未按比例)；
图5是本发明的连接到基底上的反射制品的侧视图(未按比例)；
图6是具有被动腐蚀降低组件的反射制品的侧视图(未按比例)；
图7是用于反射制品的主动腐蚀降低组件的示意图；
图8是结合主动腐蚀降低组件的反射制品的正视图(未按比例)；以及
图9是沿图8中IX-IX线截取的图8中反射制品的侧截面图(未按比例)。
优选实施方式的描述
本文所用的空间或方向的术语，如附图所示的涉及本发明，如“左”、“右”、“内”、“外”、“上”、“下”等。然而，应理解，本发明可以假设各种替代的取向，并且相应地，这样的术语不被认为是限制。另外，本文所用的，在本说明书和权利要求书中使用的所有表示尺寸、物理特性、工艺参数、配料的数量、反应条件等的数字，应被理解为在所有的情况下以术语“约”修改。因此，除非有相反说明，列在说明书和权利要求书中的数值可能根据由本发明试图达到的期望的特性而改变。最起码，并且不试图限制将等同原则应用到权利要求的范围，每个数值至少应根据所报的有效数字的数量和应用普通的舍入技术分析。此外，本文所公开的所有范围应理解为包括开始和结束的端值，以及纳入其中的任何及所有的子范围。例如，所说的范围“1到10”应视为包括任何和所有的在最小值1和最大值10之间(以及包括)的子范围；即，所有以最小值1或更大值开始，并且以最大值10或更小值结束的子范围，例如，1到3.3、4.7到7.5、5.5到10等。此外，这里所用的术语“形成在上”，“沉积在上”，或“提供在上”的意思是形成的、沉积的、或提供的，但并不一定是直接与表面接触。例如，“涂层形成在基材上”不排除存在一个或多个其它的相同或不同的组成的涂层或薄膜形成在形成的涂层与基材之间。如本文所用，术语“聚合物”或“聚合物的”包括低聚物，均聚物，共聚物和三元共聚物，例如，由两种或多种类型的单体或聚合物形成的聚合物。术语“可见区域”或“可见光”是指具有波长在380nm至780nm的范围内的电磁辐射。术语“红外区域”或“红外辐射”是指具有大于780nm至100，000nm的波长范围内的电磁辐射。术语“紫外区域”或“紫外辐射”是指具有波长在100nm至小于380nm的范围内的电磁能量。此外，本文提及的所有文件，例如但不限于已发行的专利和专利申请，都被认为全部“引作参考”。此外，“可见光透射率”和“可见光反射率”和类似的参数，例如是利用常规方法确定的参数。本领域技术人员将理解，诸如可见光透射率或可见光反射率的性质能够基于物理尺寸例如待测制品的厚度而改变。因此，与本发明的任何比较，应在等同厚度下计算。
为了下面讨论的目的，将参照使用反射电磁辐射的反射制品，例如但不限于反射阳光电磁辐射的太阳能镜，来讨论本发明。如本文所用，术语“太阳能镜”是指配置成反射阳光电磁辐射(如可见光和/或红外和/或紫外辐射)的任何制品，例如，在会聚式太阳能发电系统中使用的任何制品。然而，应理解，本发明并不限于用于太阳能镜，而是可以实践于其它领域的制品，例如但不限于层叠或非层叠的住宅和/或商业镜，或用于高性能的光学系统(例如，视频投影仪或光学扫描器)的反射镜，不一而足。因此，应理解，具体公开的示范性实施方式都仅仅是为了解释本发明的总体理念，本发明并不限定于这些具体的示例性实施方式中。
在一方面，本发明的反射制品包括以下组件中的至少一些：(1)透光性基材或上层，其具有对于制品反射来说期望的在电磁谱区域中低的阳光辐射吸收率，(2)一个或多个主反射层，其具有对于被反射来说期望的电磁谱区域中的高阳光辐射反射率，(3)任选的“底漆”或“阻隔体”或“阻挡体”层，它可以帮助保持反射层的反射特性和/或改善相邻组件的粘附性，(4)一个或多个任选的次反射层，如附加的金属、半导体、电介质、和/或复合层，其可提高制品在部分或全部期望的波长范围的反射率，和/或用于保护主反射层，和/或用于防止化学物质在层与层和/或基材/上层之间的扩散，(5)任选的腐蚀抑制层，(6)任选的牺牲层，其包含的材料具有比构成组件2、3、和/或4的材料更强的腐蚀倾向，(7)耐腐蚀和/或形成钝化层以防止化学反应性的环境物质与其它组件相互作用/反应的可选的材料(如金属或金属合金)层，(8)任选的封装层保护底层，其保护底层(特别是反射层)免受环境危害(如大气污染物、水、机械危害)的侵蚀，(9)任选的粘接层，其将制品粘结到任选的底部薄层/片层/基材/上层或其他支撑结构，(10)任选的聚合物层，(11)任选的附加薄层/片层/基材/上层，(12)任选的低维护性(如亲水性和/或光催化或疏水性)顶面，和(13)任选的边缘密封胶。
结合本发明特征的非限定性反射制品示于图1A并且本文中将以太阳能镜1描述。太阳能镜1可以有在电磁谱内有益区域中(例如紫外线、可见光、近红外线、远红外线、微波、无线电波等)的任何所需的反射率或透射率。例如，太阳能镜1可以具有在波长550nm处的至少85％的可见光反射率，如至少90％，如至少95％。
在图1A所示的实施方式中，太阳能镜1包括基材或片层12，其具有第一主表面14，即外主表面，和相对的第二主表面16，即内主表面。在下面的讨论中，第一主表面14朝向入射辐射并且第二表面16朝向入射辐射相反的方向。任选的底涂层102可以被提供在主表面，如第二主表面16的至少一部分上。在所示的非限制性实施方式中，主反射涂层22形成在第二主表面16的至少一部分上，例如在如果存在的底涂层102的至少一部分上。保护涂层50设置在主反射涂层22的至少一部分上。虽然在所示的实施方式中，涂层形成在第二主表面16上，应该理解，至少一些涂层也可以形成在第一主表面14上。
在本发明的广泛实践中，片层12可以包括具有任何所需的特性的任何期望材料。例如，片层12可以是对可见光透明或半透明的。所谓“透明”是指在期望的波长范围内，如可见光，具有大于0％至100％的透射率。另外，片层12可以是半透明的。所谓“半透明”是指允许电磁辐射(例如可见光)透过，但漫射或散射该辐射。片层12的合适材料的例子包括但不限于，热塑性、热固性或弹性聚合材料，玻璃，陶瓷，金属或金属合金，及其组合、复合材料、或混合物。合适材料的具体例子包括但不限于，塑料基材(如丙烯酸类聚合物，例如聚丙烯酸酯；聚甲基丙烯酸烷基酯，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯丙酯等；聚氨酯；聚碳酸酯；聚对苯二甲酸烷基酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等；含聚硅氧烷的聚合物；或用于制备这些材料的任何单体的共聚物，或它们的任意混合物)；陶瓷基材；玻璃基材；或任何上述材料的混合物或组合。例如，片层12可以包括常规的钠钙硅酸盐玻璃、硼硅酸玻璃、或铅玻璃。玻璃可以是透明的玻璃。所谓“透明玻璃”是指未调色或未着色的玻璃。另外，玻璃可以是调色玻璃，或以其它方式着色的玻璃。玻璃可以是退火或热处理过的玻璃。如本文所用，术语“热处理”是指回火、弯曲、热强化、或层叠。玻璃可以是任何类型的，如常规的浮法玻璃，可以是具有任意光学特性的任何组合物，例如，任意的可见光透射率、紫外透射率、红外透射率、和/或总的太阳能透射率。片层12可以是，例如，透明浮法玻璃，或可调色或着色的玻璃。不限制本发明的玻璃，适用于片层12的例子在美国专利号4746347、4792536、5030593、5030594、5240886、5385872和5393593中描述。片层12可以是任何需要的尺寸，例如，长度、宽度、形状、或厚度。在一个示例性实施方式中，第一片层12可以是大于0到10毫米厚的，如1毫米至10毫米厚，例如1毫米至5毫米厚，例如小于4毫米厚，例如3毫米到3.5毫米厚，例如3.2毫米厚。此外，片层12可以是任何需要的形状，如平面、曲面，抛物线形等。此外，当主反射层22驻留在制品的第二主表面16，片层12可以包括一种或多种在电磁辐射中期望被反射的区域表现出电磁辐射低吸收率的材料。
在一个非限制性实施方式中，片层12可以在参比波长为550纳米(nm)且参比厚度为3.2mm时具有高的可见光透射率。“高可见光透射率”是指对于片层的参比厚度为3.2毫米时在550nm处大于或等于85％的可见光透射率，例如大于或等于87％，如大于或等于90％，如大于或等于91％，如大于或等于92％，如大于或等于93％，如大于或等于95％。本发明的实践中特别有用的玻璃在美国专利号5030593和5030594中公开。可用于本发明的实践中的非限制性实施方式的玻璃，包括，但不限于，
Figure BPA0000175206790000071
Figure BPA0000175206790000072
Figure BPA0000175206790000079
PV、
Figure BPA0000175206790000074
Figure BPA0000175206790000075
Figure BPA0000175206790000076
GL-35TM、
Figure BPA0000175206790000077
CLEAR、以及
Figure BPA0000175206790000078
玻璃，所有都可通过宾夕法尼亚州匹兹堡PPGIndustries Inc市售获得。
底涂层102可以在片层12和主反射涂层22之间提供更强或更耐用的界面。底涂层102可包括一种或多种材料，所述材料选择为使得底涂层102和主反射涂层22之间的界面比片层12和主反射涂层22之间的界面更加机械、化学和/或环境稳定。此外，底涂层102可作为片层12和主反射涂层22之间元素交换的扩散阻挡层(如从玻璃基材进入上涂层的钠，或从主反射涂层22到玻璃的金属迁移，例如，银)，这特别是由于在涂覆的制品经受升高的温度，例如用于弯曲或热强化时，造成的。另外地或可替换地，底涂层102可提供一个更平滑的或更平坦的表面，在其上沉积上部涂层，例如，主反射涂层22。适用于底涂层102的材料的例子包括，但不限于，无机材料，例如但不限于透明的低吸收性电介质材料，如金属氧化物或金属氧化物的组合、复合材料或混合物。合适的金属氧化物的例子包括氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锌、锡酸锌、氧化锡、或它们的混合物或组合。底涂层102的其他例子包括一个或多个二氧化硅和/或氮化硅的层。在一个非限制性实施方式中，底涂层102包括二氧化钛。底涂层102可具有任何组成或厚度，以提供给制品足够的功能(例如，机械、化学、钝化、平坦化、粘附、扩散阻挡层性能、环境耐久性增强、光学等)。在一个特定的实施方式中，底涂层102是二氧化钛，底涂层102的厚度在0.1nm至5nm的范围，如0.1nm至3nm，如0.5nm至3nm，如1nm至3nm，如0.5nm至2nm，如1nm至2nm，如1.5nm至2nm，如1.8nm。
主反射涂层22形成在例如如果存在的在底涂层102的至少一部分上的第二主表面16的至少一部分上。主反射涂层22包括选择为反射电磁谱的一个或多个部分，例如阳光电磁辐射范围内的一个或多个部分的一种或多种无机或有机介电材料、金属或半导体。在一个非限制性实施方式中，主反射涂层22包括一个或多个辐射反射金属膜或层。合适的反射性金属的例子包括，但不限于，金属铂、铱、锇、钯、铝、金、铜、银、或它们的混合物、合金、或组合。在一个非限制性实施方式中，主反射涂层22包括一个厚度为50nm至500nm范围内的金属银层，如50至300nm，如60至400nm，如60nm至300nm，如70nm至300nm，如80至200nm，如80nm至150nm，如90nm至150nm，如90nm至140nm，如90nm至130nm，如100nm至130nm，如120nm至130nm。在一个特定的非限制性实施方式中，主反射涂层22包括金属银，并且厚度在50nm以上，如至少为60nm，如至少为70nm，如至少为80nm(例如，在70nm到90nm的范围内)。主反射涂层22可以沉积到足以使制品1在电磁辐射所要反射的范围内的反射率具有任何特别期望的水平的厚度。主反射涂层22可以沉积到足够的厚度，使得第一涂层22在期望的波长范围(如可见光)内是不透明的。主反射涂层22对反射可见光和太阳的红外线能量可以特别有效。在一个特定的非限制性实施方式中，通过常规的溅射工艺沉积主反射涂层22，如在下面更详细描述的。在另一个非限制性实施方式中，主反射涂层22可以包括“高反射体”，其包含多个交替的高低折射率材料。
该保护涂层50协助保护底部层，如主反射层22，避免在制造，运输、处理、加工、和/或在反射镜在本领域的服务寿命中受到机械和化学侵蚀。该保护涂层50也有助于保护底部层避免液体水、水蒸气、和其他环境污染物(无论是固体、液体或气体)的进入。保护涂层50可以是氧阻挡涂层，以防止或减少在随后的加工过程中，如在加热或弯曲过程中，环境氧进入底部层。保护涂层50可以是任何所需的材料或它们的混合物，例如，但不限于一种或多种无机材料。在一个示例性实施方式中，保护涂层50可包括具有一种或多种金属氧化物的材料的层，金属氧化物例如，但不限于铝、硅的氧化物，或它们的混合物。例如，保护涂层50可以是单一的涂层，它包括0重量％至100重量％的氧化铝和/或100重量％至0重量％的二氧化硅，如1重量％至99重量％的氧化铝和99重量％至1重量％的二氧化硅，例如5重量％至95重量％的氧化铝和95重量％至5重量％的二氧化硅，例如10重量％至90重量％的氧化铝和90重量％至10重量％的二氧化硅，例如15重量％至90重量％的氧化铝和85重量％至10重量％的二氧化硅，例如50重量％至75重量％的氧化铝和50重量％至25重量％的二氧化硅，例如50重量％至70重量％的氧化铝和50重量％至30重量％的二氧化硅，例如35重量％至100重量％的氧化铝和65重量％至0重量％的二氧化硅，例如，70重量％至90重量％的氧化铝和30重量％至10重量％的二氧化硅，例如，75重量％至85重量％的氧化铝和25重量％至15重量％的二氧化硅，例如，88重量％的氧化铝和12重量％的二氧化硅，例如，65重量％至75重量％的氧化铝和35重量％至25重量％的二氧化硅，例如，70重量％的氧化铝和30重量％的二氧化硅，例如，60重量％至小于75重量％的氧化铝和大于25重量％至40重量％的二氧化硅。在一个特定的非限制性实施方式中，保护涂层50包括40重量％至15重量％的氧化铝和60重量％至85重量％的二氧化硅，例如85重量％的二氧化硅和15重量％的氧化铝。其他的材料也可以存在，如铝、铬、铪、钇、镍、硼、磷、钛、锆、和/或它们的氧化物，以调整保护涂层50的折射率。在一个非限制性实施方式，保护涂层50的折射率可以在1至3的范围，例如1至2，如1.4至2，如1.4至1.8。
在一个非限制性实施方式中，保护涂层50包括氧化硅和氧化铝的组合。保护涂层50可以从两个阴极(例如，一个硅阴极和一个铝阴极)，或从同时含有硅和铝的单一的阴极溅射。该硅/铝氧化物保护涂层50可以被写作SixAl1-x01.5+x/2，其中x可以从大于0到小于1改变。在一个具体的非限制性实施方式中，保护涂层50可以是硅/铝氧化物涂层(SixAl1-x01.5+x/2)，其厚度在5nm至5000nm的范围内，如5nm至1000nm，如10nm至100nm，例如，10nm到50nm，如10nm至40nm，如20nm至30nm，如25nm。此外，保护涂层50可以具有非均匀的厚度。所谓“非均匀的厚度”是指，保护涂层50的厚度可以在给定的单位面积变化，例如，保护性涂层50可具有高的和低的点或区域。在另一个非限制性实施方式中，保护涂层50包括硅/铝氧化物涂层，或氧化硅和氧化铝的混合物，如85重量％二氧化硅和15重量％的氧化铝，并具有10nm至500nm范围内的厚度，如20至300nm，例如50nm至300nm，例如，50nm至200nm，例如50nm至150nm，例如50nm至120nm，如75nm至120nm，例如75nm至100nm。在一个特定的非限制性实施方式中，保护涂层50的厚度可以在50nm以上，如至少75nm，如至少100nm，如至少110nm，如至少120nm，如至少150nm，如至少200nm。
在另一种非限制性实施方式中，保护涂层50包括二氧化硅，其厚度在10nm至100nm的范围内，例如10nm至80nm，例如20nm至80nm，例如30nm至70nm，例如40nm至60nm，例如50nm。在进一步的非限制性实施方式中，保护涂层50包括厚度在10nm至500nm的范围内，例如10nm至400nm，例如20至300nm，例如50nm至200nm，如75nm至150nm，如75nm至120nm的二氧化硅。
在另一种非限制性实施方式中，保护涂层50可包括多层结构，例如，第一层，在该第一层上形成有至少一个第二层。在一个具体的非限制性实施方式中，第一层可以包括氧化铝或含有氧化铝和二氧化硅的混合物或合金。例如，第一层可以包括二氧化硅/氧化铝的混合物，具有大于5重量％的氧化铝，如大于10重量％的氧化铝，如大于15重量％的氧化铝，如大于30重量％的氧化铝，如大于40重量％的氧化铝，如50重量％至70重量％的氧化铝，如70重量％至100重量％的氧化铝和30重量％至0重量％的二氧化硅，如大于90重量％的氧化铝，如大于重量95％的氧化铝。在一个非限制性实施方式中，第一层包括全部或基本上全部的氧化铝。在一个非限制性实施方式中，第一层的厚度可以在大于0nm至1微米的范围内，例如为5nm至10nm，例如10nm至25nm，例如10nm至15nm。第二层可以包括二氧化硅或含有氧化硅和氧化铝的混合物或合金。例如，第二层可以包括二氧化硅/氧化铝的混合物，其具有大于40重量％二氧化硅，如大于50重量％的二氧化硅，如大于60重量％的二氧化硅，如大于70重量％的二氧化硅，如大于80重量％的二氧化硅，如80重量％至90重量％的二氧化硅和10重量％至20重量％的氧化铝，例如，85重量％的二氧化硅和15重量％的氧化铝。在一个非限制性实施方式中，第二层的厚度可以在大于0nm至2微米的范围内，例如为5nm至500nm，例如5至200nm，例如10nm至100nm，如30nm至50nm，如35nm至40nm。在另一个非限制性实施方式中，第二层可以具有大于0nm至1微米的范围内的厚度，例如5nm至10nm，例如10nm至25nm的，例如10nm至15nm。在另一个非限制性实施方式中，保护涂层50可以是由一种金属氧化物层(例如，含二氧化硅和/或氧化铝的第一层)上形成另一种金属氧化物层(例如，含二氧化硅和/或氧化铝的第二层)形成的双层。多层保护涂层的各个层可以是任何所需的厚度。合适的保护涂层的非限制性的实施方式被描述，例如，在美国专利申请号10/007382；10/133805；10/397001；10/422094；10/422095；以及10/422096中。
正如上面所讨论的，本发明的反射制品，包括一个或多个附加的任选的薄膜、层、涂层或结构。现在将描述本发明的装有这种附加结构的其他反射制品。然而，应理解，所描述的特定的可选结构或涂层并不限于该详细展示的实施方式，而是这些结构可以在任何本发明的实施方式中可互换地使用。
另一种具有本发明特征的非限制性的反射制品，作为太阳能镜3示于图1B中。在本实施方式中如图1B所示，太阳能镜3包括片层12，其具有第一主表面14，即外主表面，和相对的第二主表面16即，内主表面，如上所述。任选的底涂层102可以提供在主表面之一(如第二主表面16)的至少一部分上。主反射涂层22形成在第二主表面16的至少部分上，例如，在底涂层102的至少一部分上，如果存在的话。可以提供一个或多个任选的耐腐蚀或防腐蚀涂层104，例如，在主反射涂层22的至少一部分上。可以在防腐蚀涂层104的至少一部分上或其下提供底漆膜106。顶涂层40可以提供在防腐蚀涂层104的至少一部分上，例如，在底漆膜106的至少一部分上。在顶涂层40的至少一部分上可以设置保护涂层50。保护涂层50的至少一部分上可以设置一个任选的封装结构24。虽然只示出一个防腐蚀涂层104，该制品在该防腐蚀涂层104上方和/或下方可以有多个防腐蚀涂层104和多个底漆膜106。
片层12、底涂层102、主反射涂层22、以及保护涂层50可以如上所述。然而，在本实施方式中，反射制品3还包括具有其它功能的其它层。
例如，防腐蚀涂层104可以提供各种益处，例如抑制腐蚀和紫外线阻隔等。此外，防腐蚀涂层104可以提供一定量的电磁能量的反射，可以允许更薄的主反射层22。防腐蚀涂层104还可以对底涂层提供机械和/或化学保护。该防腐蚀涂层104可以提供到一个或多个涂层，例如，主反射涂层22或顶涂层40(下面描述)下方、上方或之间。作为另外一种选择或除此之外，防腐蚀涂层104可以提供到一层或多层保护涂层50的下方、上方、或之间。可以确信，防腐蚀涂层104增加底涂层的耐腐蚀性能，和/或增强太阳能镜3的可见光反射，和/或阻止或减少紫外线辐射通过。该防腐蚀涂层104的合适材料的例子包括，但不限于，两个或两个以上的元素周期表第2-16族的金属元素的单质金属以及合金，包括但并不限于，镍和含镍合金，铁基合金，以及含有铁的合金，如不锈钢，铝，含有铝的合金，铜和含铜合金，铬和含铬合金，钛和含钛的合金，黄铜如海军黄铜(铜、锌和锡的合金)，富黄铜(锌、锡和铜的合金)，和铝黄铜(铜、锌和铝的合金)，钴和含钴的合金，如钴和铬的合金，锌及含有锌的合金，锡和含锡合金，锆和含锆合金，钼和含钼合金，钨和含钨合金，铌和含铌合金，铟和含铟合金，铅和含铅合金，以及铋和含铋合金。特定的非限制性实施方式包括耐腐蚀金属和金属合金，包括但不限于，镍和含镍合金，如镍200，铬镍铁合金，如铬镍铁合金600和铬镍铁合金625，不锈钢诸如不锈钢304和不锈钢316，蒙乃尔合金，如蒙乃尔400，哈氏合金，钴和含钴合金，如司太立合金，Inco合金如Inco合金C-276和Inco合金020，耐热镍铬铁合金，如耐热镍铬铁合金800和耐热镍铬铁合金825，铜和含铜合金，如黄铜，特别是海军黄铜(约59％的铜，40％锌，和1％的锡)和富黄铜的(约69％的铜，30％的锌，锡1％)，硅和含硅合金，钛和含钛合金，铝和含铝合金，如铝6061。如果存在，该防腐蚀涂层104可具有任何所希望的厚度。在一些非限制性实施方式中，防腐蚀涂层104的厚度范围可以是，但不限于，1nm至500nm，例如1nm至400nm，例如1nm至300nm，例如1nm至200nm以下，例如1nm至100nm，例如10nm至100nm，例如20nm至100nm，例如30nm至100nm，例如40nm至100nm，例如50nm至100nm，例如20nm至40nm，例如30nm至40nm，例如为30nm至35nm。在其他非限制性实施方式中，防腐蚀涂层104的厚度可以为10nm以上，例如至少20nm，例如至少30nm，如至少40nm，如至少50nm，如至少100nm，如至少200nm。在一个特定的非限制性实施方式中，防腐蚀涂层104包括铬镍铁合金的厚度可以在10nm至100nm的范围内，例如10nm至80nm，例如15nm至50nm，如20nm至40nm，例如30nm至40nm，例如30nm至35nm。
任选的底漆层106可以形成在防腐蚀涂层104上方和/或下方。底漆层106提供一个或所有以下功能：(a)氧或其他化学物质(对该制品是内源性的或外源性的)的化学吸气剂，使得它们与底漆层反应，而不是与主反射涂层22反应，和/或(b)防止化学物种到达和侵蚀(不一定是通过化学反应)主反射涂层22的物理扩散阻挡层。在一个特定的实施方式中，任选的底漆层106可以包括金属或金属合金，其对于氧和/或金属或金属合金与氧的化学反应产物具有很强的亲和力。任选的底漆层106还可以包括构成扩散阻挡层的材料，以防止分子或原子的氧、水蒸气或其他气态物质扩散而与主反射涂层22化学反应。在一个特定实施方式中，底漆层106包括钛、氧化钛、或它们的混合物/组合物。在一个特定实施方式中，底漆层106的厚度可以在0.1至10nm的范围内，如0.5至5nm，如0.5至4nm，如0.5至2nm，如1nm至2nm。
顶涂层40形成在主反射涂层22的至少一部分上，例如，在防腐层104的至少一部分上，例如，在底漆层106的至少一部分上。顶涂层40可以包括一个或多个层，例如，一个或多个介电层，如一种或多种金属的氧化物、氮化物、氧氮化物、硼化物、氟化物、或碳化物。在一个非限制性实施方式中，顶涂层40可以是单层，包括锌和锡的氧化物，例如锡酸锌。在另一个特定的非限制性实施方式中，顶涂层40可以包括多层膜结构，如下结合图1C所述的那样。然而，应理解，本发明并不限定于氧化物涂层。在一个非限制性实施方式中，顶涂层40包括锡酸锌。顶涂层的厚度可以为10nm以上，例如至少20nm，例如至少50nm，如至少75nm，例如至少100nm，例如至少150nm，例如至少200nm。在一个特定的非限制性实施方式中，顶涂层的厚度在5nm至500nm的范围内，例如为10nm至500nm，例如为50nm至500nm，例如50nm至300nm，例如100nm至250nm，例如100nm至200nm，例如120nm至165nm，如110nm至165nm，例如120nm至140nm。一般来说，顶涂层越厚，对底涂层提供的保护越多。
任选的封装结构24可以形成在上述被涂覆的片层12的至少一部分的上方和/或周围。在一个非限制性实施方式，封装结构24至少部分地由封装材料92形成。适合的封装材料92可包括聚合材料、无机材料、或它们的复合材料、组合物、共混物、混合物、和合金。当大部分或所有的封装材料92包括聚合材料，可以通过任何常规方法沉积包封材料92，例如，但不限于，刷涂、辊涂、喷涂、幕涂、浸涂、旋涂、刮涂、丝网印刷、满版涂布、电镀(又名电沉积)、和粉末涂布。合适的聚合物封装材料92包括，但不限于，由加成聚合或缩合聚合反应形成的，具有或没有交联的热塑性塑料，热固性塑料，弹性体，热塑性弹性体，以及它们的共聚物，组合物，混合物，共混物和合金。然而，由聚合材料组成的封装剂可以采用多种添加剂和填料，包括引发剂，光引发剂，增塑剂，稳定剂，防腐剂，生物杀伤剂，平坦化剂，流平剂，抗氧化剂，紫外线吸收剂，表面活性剂，染料，颜料，无机或有机填料。潜在的全聚合物封装材料可以包括，但不限于，聚丙烯酸酯、聚烷醇、聚丙烯腈、聚酯、聚氟碳化物、聚乙烯基类、聚脲、三聚氰胺、和聚碳酸酯。例如，封装结构24可以包括丙烯酸类涂料，聚氨酯类涂料，氟聚合物和/或氯氟聚合物涂料(例如聚氟乙烯，聚氯三氟乙烯等)，基于聚偏二氯乙烯的涂料，基于乙烯-乙烯醇的涂料，基于聚丙烯腈的涂料，环状烯烃类聚合物或共聚物类涂料，无机/有机复合涂料：有机聚合物基体具有均匀或不均匀地分散其中的一种或多种无机的相(例如，陶瓷材料，如二氧化硅和三氧化二铝)等离子喷涂的无机涂层：陶瓷(例如二氧化硅，氧化铝，氧化硅，氮化硅，硼化钛，碳化钛，氮化硼，碳化硅)和金属/金属合金(铝，钛，镍基合金，如铬镍铁合金，铁基合金，如不锈钢)，硫化丁二烯系涂料(例如，用硫交联的合成橡胶)，UV-可固化的聚硅氧烷涂料，层压板，包括聚合物中间层(如乙烯乙酸乙烯酯或聚偏二氯乙烯的中间层)和玻璃背板。在一个非限制性的实施方式中，该聚合材料不含重金属，如铅。对于包含全无机材料的密封剂，合适的材料包括，但不限于，金属，金属合金，陶瓷和它们的复合材料或组合。沉积此无机封装剂的合适工艺包括物理气相沉积(例如，溅射沉积，电子束蒸镀，热蒸镀，阴极电弧沉积等离子喷涂沉积，火焰喷涂沉积，喷雾热解沉积，离子辅助沉积)，化学气相沉积(例如热CVD等离子体辅助/等离子体增强CVD)，溶胶-凝胶沉积，以及其他湿化学工艺(例如，陶瓷釉质)，以及它们的组合。此外，密封结构24可包括聚合材料和无机材料的组合。
适合封装结构24的特定涂料包括，但不限于，可以从宾夕法尼亚州匹兹堡市PPG工业公司购得的
Figure BPA0000175206790000151
系列涂料(如
Figure BPA0000175206790000152
HC7707涂料)。Ferro GAL-1875“蚀刻”陶瓷釉质，
Figure BPA0000175206790000161
涂料(可从Gold Touch公司购得)，
Figure BPA0000175206790000162
镜面背涂料(可从Spraylat公司购得)，
Figure BPA0000175206790000163
油墨涂料(可从PPG工业公司购得)，可从PRC DeSoto公司购得的PRC 4429和PRC 4400涂料，Spraylat Lacryl系列700或800涂料(可从Spraylat公司购得)。或者，封装结构24可以是金属的，如由一个或多个金属层形成，如上述的防腐蚀涂层104，其形成在第二反射涂层22上，具有任选的形成在金属层上的聚合材料。非聚合物/无机密封材料的另外的例子包括陶瓷釉质，溶胶-凝胶陶瓷涂层，火焰喷涂陶瓷或金属涂层等离子喷涂陶瓷或金属涂层和阴极电弧喷涂陶瓷或金属涂层。在一个具体的非限制性实施方式中，封装结构24可以是一个多层结构，如具有低含铅或无铅的底涂层和低含铅或无铅顶涂层的双层涂层。
进一步的具有本发明特征的非限制的太阳能镜10示于图1C中。在图1C中所示的实施方式中，太阳能镜10包括第一片层12，其具有第一主表面14即外主表面，和相对的第二主表面16即内主表面，如上所述。在一个非限制性实施方式中，任选的次反射涂层20形成在内表面16的至少一部分上。在另一个非限制性实施方式中，任选的次反射涂层20可以形成在外主表面14的至少一部分上。如果次反射涂层20存在并且在第二主表面16上，主反射涂层22形成在第二主表面16的至少一部分上，例如，在次反射涂层20的至少一部分上。抗腐蚀涂层104可以形成在主反射涂层22的至少一部分上。顶涂层40可以形成在防腐蚀涂层104的至少一部分上。保护涂层50可以形成在顶涂层40的至少一部分上。镜10也可以包括包封结构24。
任选的次反射涂层20，如果存在，可以在太阳能镜10中提供一种或多种功能。在一个非限制性实施方式中，可以选择次反射涂层20，以提高反射制品在电磁辐射的特定区域或范围内的整体的电磁辐射反射率。可以选择或设计次反射涂层20，以提高电磁谱的一个或多个部分(例如可见光、红外线、紫外线)的电磁辐射的反射率。在一个非限制性实施方式中，可以选择次反射涂层20以提高短波长辐射的反射，例如小于600nm，例如小于550nm，如在400nm至550nm的范围内。或者，可以调整次反射涂层20，比如通过改变其厚度，以反射UV辐射。该次反射涂层20可以包括一层或多层反射材料，如一层或多层金属氧化物材料。在一个具体的非限制性实施方式中，次反射涂层20包括相对高折射率的材料和相对低折射率的材料的交替层。“高”折射率材料是任何具有高于“低”折射率材料的折射率的材料。在一个非限制性实施方式中，低折射率材料是具有小于或等于1.75的折射率的材料。低折射率材料的非限制性实施例包括二氧化硅、氧化铝、氟化物(如氟化镁和氟化钙)以及它们的合金，混合物或组合。在一个非限制性实施方式中，高折射率材料的折射率大于1.75。这样的材料的非限制性实施方式包括二氧化钛、氧化锆、锡酸锌、氮化硅、氧化锌、锡掺杂的氧化锌、氧化铌、氧化钽，以及它们的合金、混合物或组合。次反射涂层20可以是，例如，但不限于本发明中，如图1C所示的多层涂层，其具有第一层26，例如，第一介电层和第二层28，例如，第二介电层。在一个非限制性实施方式中，第一层26具有高的折射率并且第二层28具有低的折射率。在一个非限制性实施方式中，第一层26包括二氧化钛并且第二层28包括二氧化硅。在一个具体的非限制性实施方式中，第一层，例如为二氧化钛，具有的厚度为15nm至35nm，例如20nm至30nm，如22nm至27nm，例如25nm。第二层，例如为二氧化硅，具有30nm至60nm范围的厚度，例如35nm到50nm，例如40nm到50nm，例如42nm。但是应当理解的是，次反射涂层20的材料不限于金属氧化物。可以利用任何材料，例如但不限于氧化物、氮化物、氧氮化物、氟化物等。
在图1C中所示非限制性实施方式中，次反射涂层20和主反射涂层22之间可以设置任选的粘合层30。粘合层30可以是提高次级和主反射涂层20、22之间的粘附性，或提高次和初主反射涂层20、22的机械和/或化学耐久性的任何层。粘合层30可以包括选自电介质、半导体、聚合物、有机物、或金属合金层中的至少一种材料。在一个非限制性实施方式中，粘合层30包括选自锌、锡、钛的氧化物、氮化物或氧氮化物，或它们的组合的至少一种材料，例如但并不限于二氧化钛，氧化锌，或锌/锡氧化物，如锡酸锌。例如，粘接剂层30的厚度可以小于或等于5nm，如小于或等于4nm，如小于或等于3nm，如小于或等于2nm，如小于或等于1nm。
在图1C中所示的示例性实施方式中，顶涂层40形成在主反射涂层22的至少一部分上。顶涂层40可以是如上面所述的。在一个具体的非限制性实施方式中，顶涂层可以包括一个或多个层，例如，一个或多个介电层，如一种或多种金属的氧化物、氮化物、氧氮化物、硼化物、氟化物、或碳化物。在一个特定的非限制性实施方式中，顶涂层40包括多层膜结构，其具有第一膜42，例如金属氧化物膜，第二膜44，例如金属合金氧化物或氧化物混合物膜，和任选的第三膜46，如金属氧化物膜。然而，应理解，本发明并不限于氧化物涂层，可以使用其他的涂层，例如，但不限于氮化物或氧氮化物。在一个非限制性实施方式中，顶涂层40可以包括氧化锌或锌/锡氧化物，如锡酸锌，并且可以具有在1nm至500nm的范围内的厚度，例如5nm至500nm，例如10nm至500nm的，例如50nm至500nm，例如50nm至300nm，如100nm层250nm，例如100nm层200nm，例如120nm层165nm。
在一个非限制性实施方式中，第一膜42可以是含锌薄膜，如氧化锌。氧化锌膜可由包括其他材料以改善阴极的导电率和溅射特征的锌阴极沉积。例如，锌阴极可以包括少量(例如10重量％或更少，如0重量％至5重量％)的导电性材料如锡以改善阴极的溅射特性。在这种情况下，所得到的氧化锌膜包括很小比例的氧化锡，例如0-10重量％的氧化锡，例如，0-5重量％的氧化锡。锌阴极沉积的涂料层，具有10重量％或更少的锡，在本文中称为“氧化锌”层，虽然可能有少量的锡(例如10重量％)存在。阴极中少量的锡被认为在主要含氧化锌膜中形成少量的氧化锡。在一个非限制性实施方式中，第一氧化锌膜42包含90重量％的锌和10重量％的锡，厚度在1至200nm的范围内，例如1nm至150nm，例如1nm至100nm，如1nm至50nm，例如1nm至25nm，例如1nm至20nm，例如1nm至10nm，如2nm至8nm，如3nm至8nm，例如4nm至7nm，例如5nm至7，例如6nm。
在一个非限制性实施方式中，第二膜44可以是锌/锡合金氧化物或氧化锌/锡氧化物的混合膜。锌/锡合金氧化物可以由包含比例为10重量％至90重量％的锌和90重量％至10重量％的锡的锌和锡的阴极，通过磁控溅射真空蒸镀法得到的。可存在于第二膜44中的合适的金属合金氧化物是锡酸锌。“锡酸锌”是指一种ZnxSn1-xO2-x(式1)组合物，其中“x”在大于0小于1的范围内变化。比如，“x”可以是大于0的，并且可以是任何大于0小于1的分数，小数。例如，其中x＝2/3，式1是Zn2/3Sn1/3O4/3，其通常被描述为“Zn2SnO4”。含锡酸锌膜在膜中以主要量具有一个或多个式1的形式。在一个非限制性的实施方式中，锡酸锌第二膜44的厚度在1nm至200nm的范围内，例如1nm至150nm，例如1nm至100nm，例如为1nm至50nm，例如1nm至25nm，例如1nm至20nm，例如5nm至15nm，例如6nm至14nm，如8nm至14nm，例如10nm至14nm，例如为11nm至13nm，例如为12nm。
在一个非限制性实施方式中，任选的第三膜46可以是类似于第一膜42的含锌膜，例如，氧化锌膜。在一个非限制性实施方式中，任选的氧化锌第三膜46具有的厚度在1nm至200nm的范围内，如1nm至150nm，例如为1nm至100nm，如1nm至50nm，例如1nm至25nm，例如1nm至10nm，如2nm至8nm，如3nm至13nm，例如4nm至7nm，如5nm至7nm，如6nm。
在一个非限制性实施方式中，太阳能镜10可具有形成在第一表面14的至少一部分上的光活性涂层60，例如光催化和/或光学亲水性涂层。光活性涂层60的合适材料的一个非限制性的例子是二氧化钛。光活性涂层60可直接沉积在第一表面14上或阻挡层上，如设置在第一表面14和光活性涂层60之间的钠离子扩散阻挡(SIDB)层64。合适的SIDB层的材料的一个非限制性的例子是氧化硅或氧化铝或它们的组合。或者，光活性涂层60可以去除，只有SIDB层形成在第一表面14上。
一些或所有上述用于本发明的制品的反射涂层可以通过任何常规的方法沉积，例如但不限于湿化学方法(例如由溶液沉淀涂层、化学镀、溶胶-凝胶化学反应等)，电化学方法(例如电镀/电沉积)，溅射沉积法(例如磁控溅射气相沉积法(MSVD))，蒸镀(例如，热或电子束蒸镀)，化学气相沉积法(CVD)，喷雾热解，火焰喷涂或等离子喷涂。在一个非限制性实施方式中，部分或所有的涂层可以由MSVD沉积。MSVD涂布的装置和方法的实施方式对本技术领域的普通技术人员来说很好理解，并且，例如在美国专利号4379040，4861669，4898789，4898790，4900633，4920006，4938857，5328768以及5492750中进行了描述。例如，主反射涂层22可以通过湿法化学方法(例如，“湿银”沉积一从硝酸银溶液中沉淀银)施涂，如果需要的话。在一个非限制性实施方式中，次反射涂层20的一个或多个层可以通过常规的CVD法施加，例如在浮法玻璃带上，而带在锡浴中。主反射涂层22和顶涂层40的一个或多个层可以通过不同的工艺施加，如MSVD。另外，所有的涂层可以由相同的工艺施加，如由MSVD。可以相信，通过溅射施加至少一些涂层比许多其他技术具有优势。例如，它可以在一个单独的真空室中沉积多种材料。此外，溅射淀积预计产出比常规的湿法化学方法具有更高化学纯度的层。此外，溅射法消除了液体的湿化学方法产生的废物流，还能够使其他金属很容易地沉积。此外，溅射法可以沉积无机氧化物以用于粘接层、化学阻挡层和机械保护。
封装结构24可形成在上述涂覆片层至少一部分上和/或周围。封装结构24并不限于上面描述的例子，而是可以包括保护下面的涂层材料避免化学的或机械侵蚀的任何材料。例如，如图2所示的太阳能镜80，封装结构24包括通过聚合物层84连接到第一层12的第二层82，例如，连接到保护涂层50。第二层82可以选自用于上述第一片层12的材料，并且可以和所述第一层12相同或不同。此外，第二片层82对于电磁谱中任何部分的电磁辐射不必是透明的。
聚合物层84可以是任何所需的材料，并且可以包括一个或多个层或片层。层84可以包括热塑性塑料、热固性塑料、弹性体和/或热塑性弹性体。该层84可以是聚合物或塑料材料，例如，聚乙烯醇缩丁醛、塑化聚氯乙烯，或多层热塑性材料，其包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯(例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈)、聚硅氧烷、含氟聚合物、聚酯、三聚氰胺、聚脲、聚氨酯、聚醇酸、聚酚甲醛等。合适的材料在美国专利号4287107和3762988披露，但不限于此。层84将第一和第二片层固定在一起，能够提供能量吸收，并能增加层叠结构体的强度。在一个非限制性实施方式中，层84是聚乙烯醇缩丁醛并且厚度在0.5mm至1.5mm的范围内，例如0.75mm至0.8mm。
在图3所示的本发明的太阳能镜90中，可以使用如上所述的形成在封装材料92的至少一部分上的聚合物封装结构24。封装材料92可以环绕太阳能镜90两侧(次表面)的至少一部分，为制品提供边缘封装。另外，在施加封装材料之前，常规的边缘密封胶，例如但不局限于聚偏二氯乙烯(PVDC)，可以应用到该制品的边缘，即次表面。
本发明的另一个太阳能电池反射镜100如图4所示。该太阳能镜100包括如上文所述的第一片层12。在本实施方式中，次反射涂层20是不存在的。主反射涂层22可施加在第二主表面16的至少一部分上。在一个特定实施方式中，底涂层102设置在第二主表面16和主反射涂层22之间。底涂层102可以是和上面所述相同的。
在本实施方式中，主反射涂层22可以是以上参考前面的实施方式描述的任何材料。在一个具体实施方式中，主反射涂层22包括金属银，其厚度在10nm至500nm的范围内，如50nm至500nm，例如50nm至300nm，例如50nm至200nm，如100至200nm，如100nm至150nm，例如110nm至140nm的，如120nm至140nm，例如128nm至132nm。在另一具体实施方式中，主反射涂层22包括金属银，其厚度在1nm至500nm的范围内，例如为50nm至500nm，例如50至300nm，如50至200nm，例如50nm至150nm，例如70nm至150nm，如90nm至120nm，如90nm至130nm，如90nm至100nm，例如90nm至95nm。
顶涂层40可以是单层或多层结构，其具有第一层110和第二层112。在一个特定实施方式中，第一金属氧化物层110包括氧化锌，其厚度在1nm至30nm的范围内，例如1nm至25nm，例如5nm至20nm，例如10nm至20nm，例如10nm至17nm。第二层12包括锡酸锌，其厚度在10nm至100nm的范围内，如40nm到45nm。
太阳能镜100还可以包括保护涂层114，其可以是与上述的保护涂层50相同的或类似的。在一个特定实施方式中，所述保护涂层114包括二氧化硅，其厚度在10nm至500nm的范围内，例如10nm至300nm，例如10nm至100nm，如20nm至100nm，例如30nm至80nm，例如40nm至60nm，例如50nm至60nm，例如57nm。
图5示出了安装在支撑基座120上的本发明的反射制品(例如，太阳能镜1、3、10、80、90、100)。安装反射制品，使得第一主表面14朝外。反射制品可以通过任何常规方法安装，如通过粘接剂或将制品机械地固定在框架中，凡此种种，不一而足。基座120可以连接到封装结构24，如上所述。或者，封装结构24可被去除，并且基座120与涂布层堆叠的外涂层连接，例如，保护涂层50。基座120可以是任何所需的材料，例如，但不限于金属(如铝，不锈钢等)或聚合材料，如塑料。
本发明提供了在许多应用中有用的高反射率制品，例如，但不限于太阳能镜。本发明的反射制品的半球阳光加权积分Rg反射率(WIRg)为至少50％，如至少60％，如至少70％，如至少80％，如至少90％，如至少91％，如至少92％，如至少93％，如至少94％，如至少95％，如在90％至96％的范围内。
腐蚀保护
如上所讨论的，反射制品，特别是在室外的太阳能镜的形式，能够暴露在恶劣的环境条件下。当暴露在大气中的水分、硫化氢、大气氯化物等中，太阳能镜的金属反射层会受腐蚀或失去光泽。反射金属层的腐蚀或失去光泽降低了镜子的阳光反射率，并降低的镜子的商业寿命。
为了解决这个问题，本发明的反射制品可包括阴极保护系统，以减少金属层的腐蚀。
图6示出了连接到太阳能镜形式的反射制品202的被动阴极保护系统200。反射制品202可以是上述的任何类型，并且可以包括任何上述的层结构。为了说明的目的，反射制品202包括具有包含一个或多个金属层的主反射涂层22的片层12，以及保护涂层50。封装结构24形成在涂覆的片层12上，并且涂覆的片层12和封装结构24任选连接到支撑基座120上。为便于讨论，图6只显示了一个主反射涂层22。然而，应理解，反射制品202可以包含任意数量的反射涂层22或参考上述的反射制品的其它实施方式中描述的任何其它涂层。
接触或导体204与反射涂层22的金属层电接触。例如，导体204可以沿涂层堆叠体的周边延伸，并与金属反射涂层22的金属层电接触。导体204可以是例如金属箔或网，其由导电性材料如铜、锌、镁、等制成。导体204以任何常规的方式电连接到牺牲阳极206，例如通过常规的导线208或任何类似的导电元件。在所示实施方式中，阳极206连接到支撑体120。然而，这仅仅是本发明的一种配置，并且阳极206可以放置在反射制品202上或附近的任何地方。
用于电连接到牺牲阳极206的接触/导体204和连接器/导线208可以包括任何导电材料，包括所有这三个元件(204、206、以及208)使用相同材料制成的情况。但是，在这种情况下，导体204和连接器208也将腐蚀和牺牲。因此，元件204和208也将最终被替换。例如，可以通过将牺牲材料制成的条带或箔附着到反射镜的一个或多个边缘(“侧壁”)或后表面来使接触/导体204和牺牲阳极206成为同一元件。另外，导体204和连接器208可以选择包括比反射涂层22的金属反射层材料更贵重，比牺牲阳极206材料更贵重的材料(例如，金，铂等)，从而使牺牲阳极206具有预期功能。此外，还存在：(a)牺牲阳极206和金属层的材料之间的电子传导路径，及(b)两者之间的离子传导路径。该电子传导路径是通过确保牺牲阳极206和构成金属反射层的材料之间的电连续性达到的，如经由导体204和连接器/导体208之间。该离子传导路径可以包括与牺牲阳极206、导体204、连接器208、以及金属反射层电连接的电解介质，例如由预期通常吸附在前述元件表面上的一个或多个水蒸气分子层所提供。当然，液态水层，例如由于雨水或露水凝结，也可起到合适的电解介质的作用。另外，也可以在上述元件的表面有意地施加电解质材料(例如电解凝胶或聚合物电解质)，以确保在牺牲阳极206和金属反射层的材料之间保持离子传导通路。
反射涂层22的(导电性)反射层的电接触可通过将任何导电性材料(例如，导电薄膜涂层，导电性涂料，例如“银粉漆”，或导电性粘接剂、导电性带或金属箔、导电性陶瓷釉质等)施加/沉积到基材的“侧壁”上而实现，使得反射镜涂层的反射涂层22的金属层与(a)该牺牲阳极(用于“被动”阴极保护)之间，或者与任选的(b)用于如下所述的“主动”阴极保护的电源、电池、光伏模块以及交流(AC)发电机的直流(DC)整流输出的(DC)负极端子(例如，连接到风车的涡轮发电机等等)之间存在电连续性。在金属层和相对于金属层具有负电位的电子源之间存在电连续性。这些电子通过牺牲阳极的腐蚀(被动系统)提供，或通过电源(主动系统)提供。在电子源和金属层之间提供电接触的任何方法都是合适的。例如，可以使电接触到反射镜涂层的“面”，与涂层的边缘/侧壁相反，或者可以通过将一个导电夹/引线框架夹紧到反射镜的涂布面，设置在封装结构下面(如果封装剂是导电的，也可通过封装结构)。或者，可施加导电漆或导电性粘合剂或导电性焊料或导电陶瓷釉质到反射镜的涂覆面，然后附加电引线框架到该材料从而实现反射镜涂层的金属层与牺牲阳极或电源/电子源之间的电接触。事实上，甚至可以使用导电夹或导电性粘合剂/涂料，在反射镜的涂层表面夹紧或焊接或粘结(使用导电性粘合剂/涂料)金属箔(例如，锌、镁、铝、铜)，使得箔片覆盖反射镜涂层的一部分或全部。事实上，牺牲阳极甚至可以包括集成到反射镜涂层本身的金属锌、镁、铝、或铜的层。
正如本领域技术人员将会理解的，阳极206是包括具有比主反射涂层22的金属层高的电动势的金属的材料。由于在反射涂层22的阴极保护金属和牺牲阳极206之间的电位差，在阳极206中有剩余的电子，并且因此，会在阳极而非阴极发生腐蚀。只要保持足够量的牺牲阳极金属以向保护结构提供电子，这样的阴极保护系统将保护反射涂层22的可腐蚀金属。当阳极206几乎已被完全腐蚀，也可以由另一个阳极206取代，以允许阴极保护系统继续其功能。
可以根据反射涂层22的金属层所使用的金属选择阳极206的特定材料。例如，如果在反射涂层22结合一层或多层金属银层，该阳极206可以由具有比银更大的氧化电位的材料如铜、锌、锰等形成。对于本领域的技术人员，应该理解，如果反射涂层22的金属银层暴露于潜在的腐蚀诱导材料，阳极206会优先腐蚀，而不是银层，并且因此，太阳能镜的商业寿命延长。牺牲阳极206不应与另一导电体电接触。牺牲阳极206应与希望受保护免受腐蚀的反射镜涂层的金属层电接触。例如，如果支撑基座120(例如一块波纹钢)是导电的，牺牲阳极206应与支撑基座120电绝缘(如通过非导电性的屏蔽层或材料)或阳极206可以与支撑基座120分离。
主动(外加电流)阴极保护系统也可以并入或连接到本发明的反射制品。图7-9示出的示例性的主动阴极保护系统216连接到如上所述的反射制品202。主动阴极系统216包括分别电连接到太阳能镜202的金属反射层22以及合适的阳极206′的一个或多个太阳能电池板218(或其它的电子源)，例如通过导线219和221。太阳能电池板218可以是常规的太阳能电池板，其由光伏电池或太阳能电池的互联组件以光伏阵列的形式形成。太阳能电池板通过光伏效应利用光能量发电。太阳能电池板218的负极端子连接到反射涂层22的金属层，例如通过一个或多个接触或导体204′。太阳能电池板218的正极端子连接到阳极206′。在这个系统中，负电偏压被提供到反射涂层22的金属层。如果氧化或腐蚀剂侵蚀金属层，太阳能电池板218提供的额外电子被消耗，从而不会发生金属层的氧化。可以提供稳压器以在太阳能电池板218的输出端子上建立和保持所需的直流电流(DC)电压水平。保护系统216还可以包括储电装置，诸如电池220。电池220通过导线222连接到太阳能电池板218。电池220通过导线224连接到阳极206′并且负极端子通过导线226和任选的连接器204”连接到金属层。常规的打开/关闭开关228可以连接到导线224和另一个这样的开关230可以连接到导线226。可以提供稳压器以在电池220的输出端子处建立和保持期望的直流(DC)电压水平。本领域的技术人员可以理解，“主动”阴极保护系统不需要采用太阳能电池板。可以采用向被保护材料供给电子的任何装置(例如电池、电源等)。例如，常规的电池可以只被连接到反射涂层22的金属层以供应电子，以防止金属层的腐蚀。另外，阳极206′不必与上述被动系统一样。在“主动”方法中，电子由电源如电池等提供给被保护的材料，而不是通过牺牲阳极的腐蚀/氧化。事实上，该电子源(太阳能电池板、电池等)的正极端子可以连接到地面以电接地，从而使阳极可以简单地为地球。
在所展示的实施方式中，在白天的正常运行中，提供由太阳能电池板218产生的一部分电力以保持金属层的外加电压。由太阳能电池板218产生的电力的剩余部分通过导线222被导入电池220储存。打开开关228和230，使得太阳能电池板218对金属层提供外加电流阴极保护，而在同时，由太阳能电池板218产生的一部分电力被存储在电池220中。在恶劣天气中，或在夜间，关闭开关228和230，从而使电池220提供金属层的外加电压。开关228和230可以任何常规的方式操作，例如通过定时器或通过连接到中央处理单元，或类似的遥控设备。
优选的是，提供到反射涂层22的金属层的电压足以防止金属层的金属腐蚀。例如，可将提供的电压调节到大于5伏(V)，如至少6V，如至少7V，如至少8V，如至少9V，例如至少10V，如至少12V，如至少15V。例如，所提供的电压可以在8V到15V的范围内，例如10V至15V。
图8和9示出反射制品202的一个示例性实施方式，其具有从反射制品202的周边向外延伸的太阳能电池板218。该太阳能电池板218可以连接到封装结构24，支撑基座120，或可以位于邻近太阳能镜202的地面。虽然太阳能电池板218仅在制品202的三个侧面示出，但是应当理解的是，这只是一个示例性实施方式，太阳能电池板218可以在反射镜202一个或多个侧面上，例如反射镜202的一个至四个侧面上。
如上所述，以及在以下实施例中所示，本发明的反射制品相比常规的湿法化学镜的优点是，本发明的反射制品可以被涂覆，然后加热到足够高的温度以加热、处理、或弯曲被涂覆的制品(在施加任何聚合物封装结构之前)，而对制品的反射率无不利影响。此外，本发明的涂层可以表现出光谱性能的改进(即在部分或全部测量的光谱范围内的反射率增加)和加热后的阳光加权积分反射率增加。例如，本发明的具有底涂层和/或主反射涂层和/或次反射涂层和/或防腐蚀涂层和/或面漆和/或保护涂层的反射制品，可以在施加封装结构之前加热到足以弯曲或热处理该制品。例如，基材和涂层可能被加热到至少300°F(149℃)，例如至少350°F(177℃)，例如至少400°F(204℃)，如至少500°F(260℃)，例如至少750°F(399℃)，例如至少800°F(427℃)，例如至少900°F(482℃)，例如至少1000°F(538℃)，例如至少1022°F(550℃)，如至少1100°F(593℃)，例如至少1200°F(649℃)，例如至少1300°F(704℃)，如在350°F(177℃)至1300°F(704℃下)的范围内。
现在将参考特定实施例示出的结合本发明的各个方面的各种反射镜结构描述本发明。然而，应理解，本发明并不限定于这些具体的实施例。
实施例
表1显示了本发明的各种镜(样品1-10)的结构。
表1
Figure BPA0000175206790000281
表2显示了样品1-15的镜在加热前后的半球WIRg反射率(半球阳光加权的积分Rg反射率)。从这些结果中，显示了本发明的反射镜的半球阳光加权的积分反射率在加热时增加。“软化点”一栏表示涂覆制品被放置在1300°F(704℃)的烘箱中并加热(约5分钟)到玻璃软化点(涂覆表面的最高温度为约1185°F(641℃))。
表2
沉积后(未加热)    在350°F(177℃)30分钟    软化点
Figure BPA0000175206790000291
本技术领域技术人员可以理解，在本不脱离前面的描述中所公开的概念的情况下，可以对本发明进行修改。相应的，本发明的特定实施例详细描述都只是说明性的，不是限制在所附权利要求及其任何和所有等同物中给出的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种反射制品，包含：
具有第一主表面和第二主表面的基材；
主反射涂层，其包含在所述基材的主表面的至少一部分上的至少一个金属层；以及
与所述主反射涂层的金属层电接触的牺牲阳极。
2.根据权利要求1所述的反射制品，其中所述金属层包括选自铂、铱、锇、钯、铝、金、铜、银、或它们的组合或合金组成的组中的至少一种金属。
3.根据权利要求1所述的反射制品，其中所述金属层包括银。
4.根据权利要求1所述的反射制品，其中所述牺牲阳极包含氧化电位比所述金属层高的材料。
5.根据权利要求1所述的反射制品，其中所述金属层包括银以及所述阳极包括选自铜、锌和镁组成的组中的材料。
6.根据权利要求1所述的制品，其中所述牺牲阳极包括封装结构，该封装结构包括至少一种氧化电位比金属层的氧化电位操作体更高的材料。
7.一种反射制品，其包含：
具有第一主表面和第二主表面的基材；
主反射涂层，其包含在所述基材的主表面的至少一部分上的至少一个金属层；以及
连接到所述至少一个金属层的电子源。
8.根据权利要求7所述的反射制品，进一步包含连接到所述电子源的阳极。
9.根据权利要求8所述的反射制品，其中所述电子源包括具有与所述金属层接触的负极端子和与所述阳极接触的正极端子的电位源。
10.根据权利要求9所述的反射制品，其中所述电位源包括光伏阵列。
11.根据权利要求9所述的反射制品，其中所述电位源包括电池。
12.根据权利要求9所述的反射制品，其中所述电位源包含：
连接到所述金属层和所述阳极的太阳能电池板；和
连接到所述太阳能电池板、所述金属层、以及所述阳极的电池。
13.一种反射制品，其包含：
具有第一主表面和第二主表面的透明基材；
在所述第二主表面的至少一部分上的底涂层；
主反射涂层，其包含在所述底涂层的至少一部分上的至少一个金属层；
至少一个太阳能电池；和
阳极，其中所述太阳能电池与所述金属层和所述阳极电连接。
14.根据权利要求13的反射制品，其中所述底涂层包含选自如下的至少一种金属氧化物：氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化锌、锡酸锌、氧化锡、或它们的组合。
15.根据权利要求13的反射制品，其中所述金属层包括选自铂、铱、锇、钯、铝、金、铜、银、或它们的组合或合金组成的组中的至少一种金属。
16.根据权利要求13所述的反射制品，包括在所述主反射涂层的至少一部分上的保护涂层，所述保护涂层包含选自二氧化硅、氧化铝、或它们的混合物组成的组中的无机材料。
17.根据权利要求16所述的反射制品，包括形成在所述保护涂层的至少一部分上的封装结构。
18.根据权利要求17所述的反射制品，其中所述封装结构包括聚合材料或陶瓷釉质。
19.根据权利要求13所述的反射制品，其中所述阳极包含铜、镁、和锌中的至少一种。
20.根据权利要求13所述的反射制品，进一步包含连接到所述太阳能电池、所述金属层、和所述阳极的电池。
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