CN105992918B - 太阳能收集器的被动停滞控制 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制太阳能收集器中的停滞的方法，包括：提供太阳能吸收基板和第一层；提供布置于第一层与太阳能吸收基板之间的第二层；将致动器耦接至太阳能吸收基板；以及当太阳能收集器暴露于停滞温度时使致动器膨胀以在第一层与第二层之间形成间隙。

Description

太阳能收集器的被动停滞控制
技术领域
本申请涉及一种太阳能收集器，以及一种用于控制太阳能收集器中的停滞的方法。
背景技术
对于家用和商用热水供暖以及空间加热，太阳能收集器可以是有效且节约成本的。聚合太阳能收集器通常由透明聚合物覆盖片材(例如，聚碳酸酯多壁片)、具有挤出成形的水通道的黑色聚合吸收器(例如，聚砜或聚苯醚共混多壁片)、绝热衬垫，以及水歧管和框架件构造而成。由于吸收器与前后两侧都绝热，可获得明显高于环境的温度。太阳能收集器通常设计成能产生与70摄氏度(℃)至80℃热的水。
收集器暴露于太阳下有段时间，但水或其他传热流体不会流动通过吸收器，从而使得太阳能收集器过热。这些状态称为“停滞状态”。在这些停滞状态期间，超过130℃或者甚至140℃的吸收器温度是可能的。在停滞状态期间，可能超过塑料部件的热挠曲温度，从而导致不可逆的弯曲、超过设计极限的热膨胀、和/或会导致单元故障的其他热诱发效应。仅使用能够承受这样的温度的聚合物大大地增加了收集器的成本。因此，控制停滞温度是有效且节约成本的塑料太阳能收集器的一个重要因素。
因此，需要在不需要昂贵的材料或精密控制的前提下，可帮助控制停滞温度的太阳能收集器，以提供有效且节约成本的聚合太阳能收集器，且使用期限大于20年。
发明内容
在多个实施方式中，公开了一种太阳能收集器及其使用方法。
一种太阳能收集器，包括：太阳能吸收基板；第一层和第二层，在太阳能吸收基板的上方，第一层和第二层中的每一层都包括彼此面对的相应表面形态(feature，特征)并且限定界面，表面形态被构造为当彼此对准时跨界面传输选择部分的太阳能，根据ISO 9060:1990测量的，透射率大于或等于80％；以及致动器，耦接至太阳能吸收基板，与太阳能吸收基板热连通，致动器与第一层和第二层中的至少一个机械地耦接；其中，致动器被构造为从太阳能吸收基板接收热能并且移动第一层和第二层以将相应表面形态移出对准之外，且根据ISO 9060:1990测量的，透过第一层的透光率小于或等于10％。
一种用于控制太阳能收集器中的停滞的方法，包括：提供太阳能吸收基板和第一层；提供布置于第一层与太阳能吸收基板之间的第二层；将致动器耦接至太阳能吸收基板；以及当太阳能收集器暴露于停滞温度时使致动器膨胀以在第一层与第二层之间形成间隙。
以下更加具体地描述这些和其他特征和特性。
附图说明
以下是附图的简短描述，附图中相同元件编号相同，并且呈现附图是为了说明本文中公开的示例性实施方式的目的，而并非用于限制其的目的。
图1是太阳能收集器的截面侧视图。
图2是图1的太阳能收集器在停滞温度下的截面侧视图。
图3是太阳能收集器在停滞温度下的截面侧视图。
图4是具有滑轮系统的处于停滞温度下的太阳能收集器的截面侧视图。
图5是太阳能收集器的部件之间的界面的多种几何构造的截面图。
图6是包括中间层的太阳能集热器的截面侧视图。
具体实施方式
本文中公开了一种太阳能收集器，太阳能收集器包括光吸收器(本文中还称为“吸收器”和“太阳能吸收基板”)和多个层，该多个层当层接触时允许光透射并且当层分开时阻止光透射。通过阻止光透射，本文中描述的太阳能收集器可有利地降低光吸收器的温度并且可有助于防止停滞状态(stagnation condition)。可以通过各种方法进行层分离。例如，光吸收器和/或致动器可在停滞温度下膨胀。光吸收器和/或致动器的膨胀然后可将层机械地分离，从而将太阳能收集器内的温度降低至停滞温度以下。此外，通过利用光吸收器和/或致动器的热膨胀，可在不需要复杂组装、运动部件、或昂贵的控制系统的前提下获得简单且成本低的解决方案。
例如，在升高的温度下可使机械气窗打开并且因此打开模块以释放热量，但这引入运动部件和控制系统，增大复杂度并增加成本，并且提供另外的故障机制。使用温度敏感型材料的一些理念可依赖于相分离工艺或突变相转变，例如通过使域和矩阵的折射率的温度相关性强烈地不同，和/或可依赖于它们的可见光学性能的改变以引起光的散射并减弱可到达太阳能吸收基板(例如，具有混溶性、液晶等的停滞温度的某些水凝胶和聚合物共混物)的光量。然而，由于它们涉及流动或涉及难以制作的部件以及昂贵的化学材料成分，因此这些系统中没有一个对于聚合太阳能收集器来说是实用的或节省成本的。
本文中公开的太阳能收集器可包括多个层(例如，多层片材)和太阳能吸收基板(例如，光吸收层)，其中多个层可以位于太阳能吸收基板层的上方。当层接合在一起时，多个层可以是大体透明的(例如，具有大于或等于60％至80％的太阳辐射(300纳米(nm)与2500nm之间的λ)透射率)，并且当层分离时为小于20％的透射率(即，不透明的)。太阳能吸收基板可以是黑色的，这意味着其不会具有任何透射。太阳能吸收基板可吸收入射光并且将能量传递至循环流体，诸如，空气、水、乙二醇等。太阳能吸收基板可由具有期望热稳定性和水解稳定性的任意材料制成。实例包括聚砜、改性的聚(亚苯基氧化物)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺、以及包括前述中至少一种的组合。多个层可包括由一种材料制成的层或者每层可包括具有相同的透光率和/或折射率(例如，+/-20％))的一种以上不同材料的材料。
各种层可被设计成包括在多个层之间的界面处彼此互补的几何构造。例如，多个层在层之间的界面处可包括互补的薄片状的构造、三角形形状的构造、金字塔形形状的构造、柱形形状的构造、金字塔形形状的构造、立方形形状的构造、梯形形状的构造、正弦形形状的构造、锯齿形状的构造、abs(sin)(将正弦函数取绝对值的函数)形状的构造、圆形(cycloid，轮转线)形状的构造、纤维形状的构造、锯齿形状的构造、金字塔形状的构造，以及它们的组合。
多个层处于或高于停滞温度的温度下与互补的几何构造结合进行分离可有助于入射光反射，这在停滞时间的期间可降低太阳能收集器经受的温度极限，从而致使太阳能收集器的其他部件出现故障(例如，弯曲、翘曲、热膨胀等)的可能性降低。因此，本文中公开的太阳能收集器可为太阳能收集器(即，面板)(例如，太阳能板)的各种其他部件提供保护，免受由于暴露于部件的热挠曲温度以上的温度而导致的故障或损坏。
气隙可存在于多个层与太阳能吸收基板之间，且致动器形成于气隙中。致动器在暴露在处于或高于停滞条件的温度下时可膨胀以推动第一层远离第二层，从而在它们之间形成间隙。位于第一层与第二层之间的气隙可助于阻止入射光到达太阳能吸收基板，从而允许太阳能吸收基板返回至其预停滞温度。一旦已达到预停滞温度，致动器可收缩，再一次使第一层与第二层回到彼此接触。气隙在具有例如1.5的RI(折射率)的聚合材料与具有1.0的RI的空气之间可形成折射率(RI)不匹配。气隙的厚度可至少与入射光的波长一样。气隙可以是0.01至5毫米(mm)。气隙可以是0.05mm至3mm。气隙可以是0.1mm至2.0mm。气隙可以是0.25mm至1.5mm。
例如，太阳能收集器可包括太阳能吸收基板；太阳能吸收基板上方的第一层和第二层。第一层和第二层可包括彼此面对的相应表面形态并且可以限定界面。表面形态可被构造为当彼此对准时跨界面传输选择部分的太阳能。如根据ISO 9060:1990测量的，透射率可以大于或等于80％。太阳能收集器可以包括耦接至太阳能吸收基板的致动器，致动器与太阳能吸收基板热连通，其中致动器可与第一层和第二层中至少一个机械地耦接。致动器可被构造为从太阳能吸收基板接收热能并且移动第一层和第二层以将相应表面形态移动到对准之外。当表面形态彼此不对准时，如根据ISO9060:1990测量的，透过第一层的透光率可小于或等于10％。
通过参照附图，可以获得本文中公开的部件、方法以及装置的更全面理解。这些图(在本文中也称为“图(FIG.)”)仅是基于方便和易于示出本公开的示意图，因此并非旨在指示其器件或部件的相对大小和尺寸和/或定义或限制示例性实施方式的范围。虽然具体术语为了清晰起见用于以下描述中，但这些术语旨在仅是指为了附图中的说明而选择的实施方式的特定结构，而并非旨在定义或限制本公开的范围。在附图和以下的随后描述中，应该理解的是，相同的数字标号是指相同功能的部件。
如在图1中示出的，太阳能收集器1可包括第一层10、第二层20，当相互接触时第一层和第二层可包括高透光率(例如，大于或等于80％的透光率)。换言之，当彼此不分离时，第一层10和第二层20可起到具有如本文中描述的高透光率的单个光学体的作用(例如，光耦合)。当分离时，第一层10与第二层20之间的光耦合断掉，并且第一层10可通过内反射来使光反射远离太阳能吸收基板30。可使用日射强度计(例如，热电堆日射强度计)根据ISO9060:1990来确定透光率百分比。
例如，当第一层10和第二层20接触时(例如，第一层与第二层之间没有间隙地邻接)，第一层10和第二层20可具有根据ISO 9060:1990测量的大于或等于80％的透射率。当接触时(例如，之间没有间隙地邻接)，第一层10和第二层20可具有根据ISO 9060:1990测量的大于或等于85％的透射率。当接触时(例如，之间没有间隙地邻接)，第一层10和第二层20可具有根据ISO 9060:1990测量的大于或等于90％的透射率。
如在图1中示出的，第一层10和第二层20可包括层之间的界面2处的互补锯齿构造。图5示出了第一层10和第二层20在层之间的界面2处可包括的互补几何构造中的一些。例如，互补的几何构造可包括梯形形状的构造120。互补几何构造可包括锯齿形状的构造130。互补的几何构造可包括正弦形状的构造140。互补的几何构造可包括薄片状的构造150。互补的几何构造可包括三角形形状的构造160。互补的几何构造可包括abs(sin)(将正弦取绝对值的函数)形状的构造170。互补的几何构造可包括摆线形状的构造180。
如在图1中示出的，光束5可穿过第一层10和第二层20及气隙40以将能量提供至太阳能吸收基板30。致动器32可耦接至太阳能吸收基板30。此外，可以包括多个致动器(即，一个以上)。例如，可利用致动器阵列，其中跨太阳能收集器的长度l分散致动器阵列。如本文中使用的，耦接是指通过机械接接(例如，焊接和/或紧固件)和/或化学接合(例如，粘合剂、胶水等)的接合。致动器32可由与太阳能吸收基板30相同的材料制成，从而具有与太阳能吸收基板30相同的热膨胀系数。致动器32还可由与太阳能吸收基板30的材料不同的材料制成，其中材料的热膨胀系数大于或等于太阳能吸收基板30的热膨胀系数。致动器32和太阳能吸收基板30可选地包括增大热膨胀系数的，如在美国专利第8,552,101号中阐述的，通过引证将其全部内容结合于此。例如，填充物可包括大于或等于50W/mK的固有热导率。合适的填充物包括：AlN(氮化铝)、BN(氮化硼)、MgSiN2(氮化硅镁)、SiC(碳化硅)、涂敷陶瓷的石墨、石墨、膨胀石墨、石墨烯、碳纤维、碳纳米管(CNT)或石墨化炭黑，或它们的组合。
如在图1和图2中示出的，在处于或高于停滞温度下，致动器32可膨胀以在接触区域12接触第一层10从而将第一层10与第二层20分离，并且在第一层10与第二层20之间形成间隙15。间隙15可大于或等于2500nm。间隙15可大于或等于0.1mm。间隙15可大于或等于0.5mm。间隙15可以是0.05mm至5mm。间隙15可大于或等于0.075mm至3mm。间隙15可以是0.1mm至2mm。间隙15可以是0.25mm至1.5mm。如在图6中示出的，中间层25可位于第一层10和第二层20的界面处。中间层25可起到粘合层的作用，以帮助在停滞温度以下的条件期间将第一层10和第二层20保持在一起。中间层25可具有与第一层10和第二层20相似的折射率。例如，中间层25的折射率可以在第一层10和第二层20的折射率的10％以内。中间层25的折射率可以在第一层10和第二层20的折射率的5％以内。中间层25的折射率可以在第一层10和第二层20的折射率的4％以内。中间层25的折射率可以在第一层10和第二层20的折射率的3％以内。中间层25的折射率可以在第一层10和第二层20的折射率的2％以内。此外，中间层25可包括与第一层10和第二层20的透光率相同的透光率。中间层25可具有与第一层10和第二层20两者互补的几何构造使得当放在一起时(例如，小于停滞温度)，第一层10、中间层25、及第二层20之间不存在间隙。
当在太阳能收集器1的停滞温度下致动器32推动第一层10和第二层20分离时，中间层25可保持附着于第一层10或第二层20。取决于太阳能收集器的材料，在停滞期间，太阳能吸收基板可达到大于或等于110℃的温度。在停滞期间，太阳能吸收基板可达到大于或等于120℃的温度。在停滞期间，太阳能吸收基板可达到大于或等于130℃的温度。在停滞期间，太阳能吸收基板可达到大于或等于140℃的温度。在停滞期间，太阳能吸收基板可达到大于或等于150℃的温度。在停滞期间，太阳能吸收基板可达到大于或等于160℃的温度。
如在图2中示出的，当第一层10与第二层20之间存在间隙15时，光束5在第一层10内反射使得观察到总内反射，(例如，没有光穿过至太阳能吸收基板30)，从而允许太阳能吸收基板30冷却并且返回至非停滞温度。间隙15可起到停止件的作用以防止光到达太阳能吸收基板30，并且因此，可允许太阳能吸收基板返回至非停滞温度。在可替换方案中，当层10、20在停滞温度下被间隙15分离时，小于或等于20％的光可被透射到太阳能吸收基板30，也可以允许太阳能吸收基板30的温度降低至预停滞状态。当层10、20被间隙15分离时，小于15％的光可被透射至太阳能吸收基板30。当层10、20被间隙15分离时，小于10％的光可被透射至太阳能吸收基板30。当层10、20被间隙15分离时，小于5％的光可被透射至太阳能吸收基板30。当层10、20被间隙15分离时，小于2.5％的光可被透射至太阳能吸收基板30。当层10、20被间隙15分离时，小于1.0％的光可被透射至太阳能吸收基板30。由于太阳能吸收基板30和致动器32冷却并且收缩，可使第一层10回到与第二层20(或中间层25，如果中间层25仍接合到第二层20)接触，从而可允许光束5透射至太阳能吸收基板30(如在图1中所示)。
在图3和图4中示出了形成间隙15的替代方法。例如，图3示出了可包括耦接至第一层10的第一楔形部50和耦接至太阳能吸收基板30的第二楔形部55的机构。由于太阳能吸收基板30到达停滞温度并且横向膨胀，由图3中箭头52示出第二楔形部55可相对于第一楔形部50横向移动，其可迫使第一楔形部50竖直地沿着第二楔形部55的斜面运动。因此，第一楔形部50可迫使第一层10与第二层20分离，从而形成间隙15。如前文所述的，间隙15可阻止光束5透射，从而可允许太阳能吸收基板30冷却并且收缩。太阳能吸收基板30的收缩可允许第二楔形部55移动回到其预停滞位置，其可允许第一楔形部50向第二楔形部55的斜面向下滑。由于第一楔形部55处于其预停滞位置，可使第一层10回到与第二层20(或中间层25，如果中间层25仍接合到第二层20)接触，从而可允许光束5透射至太阳能吸收基板30(如在图1中所示)。
图4示出了包括滑轮系统60的另一致动机构，滑轮系统可在连接件61处耦接至第二层20，并且在连接件62处耦接至太阳能吸收基板30。由于太阳能吸收基板30到达停滞温度，其可横向膨胀。当发生此种情况，连接件62的位置可沿着图4中箭头54的方向移动。因此，滑轮系统60可将第二层20竖直向下拉伸并远离第一层10，从而形成间隙15。如前文所述的，间隙15可阻止光束5透射，从而可允许太阳能吸收基板30冷却并且收缩。太阳能吸收基板30的收缩可允许连接62返回至其预停滞位置，其可允许第二层20与第一层10(或者如果中间层25仍接合到第二层20则与中间层25)重新结合，从而可允许光束5再一次将光透射至太阳能吸收基板30(如在图1中示出的)。
第一层10、第二层20，以及太阳能吸收基板30可采用的可能的聚合材料可包括任何透明的均聚物、共聚物，或它们的混合物。希望的聚合材料具有光透明性及对光和热的稳定性。期望的聚合物的实例包括聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)(SAN)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯腈)(MMASAN)、以及苯乙烯、丙烯腈、各种(甲基)丙烯酸和多种(甲基)丙烯酸酯的其他共聚物，以及包括上述至少一种的组合。第一层10、第二层20、及太阳能吸收基板30可由相同的或不同的材料或者它们之间的任意组合制成。
中间层25可采用的可能的聚合材料可包括硅树脂基材料，包括可固化的硅树脂(诸如，硅树脂热固性弹性体(TSE))、UV固化硅树脂、热塑性聚烯烃(TPO)、热塑性聚胺脂(TPU)、四氟乙烯(ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)，或室温硫化(RTV)硅树脂。
用于第一层10、第二层20和/或太阳能吸收基板30的聚合材料的折射率可以是0.5至2.5。用于第一层10、第二层20和/或太阳能吸收基板30的聚合材料的折射率可以是1.0至2.0。用于第一层10、第二层20和/或太阳能吸收基板30的聚合材料的折射率可以是1.25至1.75。用于第一层10、第二层20和/或太阳能吸收基板30的聚合材料可具有大于或等于80％的总的前向透射率。聚合材料可具有大于或等于85％的总前向透射率。聚合材料的折射率可具有大于或等于90％的总前向透射率。聚合材料的透光率可以是60％至100％。聚合材料的透光率可以是65％至90％。聚合材料的透光率可以是75％至85％。前向透射率是指从物品的未被照射表面发出的所有的光，即，未被反射、吸收、或者通过边缘透射的所有的光。前向透射率包括沿着法线直接透射以及不正常散射的任何光(雾化(haze))。通常通过使用配备有积分球的光谱仪实现总前向透射率(或全反射)的测量。聚合材料还可以包括通常结合到这类聚合物组合物中的各种添加剂，条件是所选择的添加剂不明显不利地影响层的所需性能，尤其是透射或反射入射光的能力。可以包含在基质聚合物或热响应层中的添加剂的实例包括光学效果填料、抗冲击改性剂、填料、增强剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外线(UV)光稳定剂、增塑剂、滑润剂、脱模剂、抗静电剂、着色剂(诸如，炭黑和有机染料)、表面效应添加剂、辐射稳定剂(例如，红外吸收)、伽马稳定剂、阻燃剂,以及抗滴落剂。可以使用添加剂的组合，例如热稳定剂，脱模剂，和紫外光稳定剂的组合。一般而言，以通常已知是有效的量使用添加剂。基于聚合材料的总重量，这些添加剂中的每一个可以0.0001至10重量百分数(wt.％)的量存在。
例如，增塑剂可用于调整折射率，并且诸如抗氧化剂和光稳定剂的添加剂也可以存在于聚合材料中。聚合材料中包含的增塑剂可包括多元醇的苯甲酸酯，诸如季戊四醇四苯甲酸酯、脂肪族酯，以及磷酸盐的芳基酯(诸如间苯二酚双(二苯磷酸酯))，以及包括上述至少一种的组合。
聚合材料还可以可选地包括阻燃剂。阻燃剂包括有机和/或无机材料。有机化合物包括，例如，磷、磺酸盐、和/或卤化材料(例如，包括溴氯等，如溴化聚碳酸酯)。非溴化和非氯化含磷阻燃添加剂由于监管原因在某些应用中可以是优选的，例如有机磷酸盐和含磷-氮键的有机化合物。
无机阻燃剂包括，例如C1-16烷基磺酸盐如全氟丁烷磺酸钾(Rimar盐)、全氟辛烷磺酸钾、全氟己烷磺酸四乙基铵，以及二苯砜磺酸钾(例如，KSS)；盐类如Na2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3、和BaCO3；或氟阴离子络合物如Li3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6、和/或Na3AlF6。当存在时，基于100重量份的聚合材料，无机阻燃剂盐以0.01至10重量份，更具体地0.02至1重量份的量存在。
也可以使用光稳定剂和/或紫外光(UV)吸收稳定剂。示例性UV光吸收稳定剂包括羟基二苯甲酮；羟基苯并三唑；羟基苯基三嗪(例如，2-羟基苯基三嗪)；氰基丙烯酸酯；草酰替苯胺；苯并噁嗪酮；二苯甲酰基间苯二酚；2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚(CYASORBTM 5411)；2-羟基-4-正-辛氧基二苯甲酮(CYASORBTM 531)；2-[4,6-双(2,4-二甲苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚(CYASORBTM1164)；2-[4,6-二苯基-1.3.5-三嗪-2-基]-5-(己氧基)-苯酚(Tinuvin 1577)、2,2'-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮)(CYASORBTM UV-3638)；1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]甲基]丙烷(UVINULTM 3030)；2,2'-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮)；1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧]甲基]丙烷；4,6-二苯甲酰基间苯二酚，纳米尺寸的无机材料如氧化钛、氧化铈和氧化锌，所有的颗粒尺寸均小于或等于100纳米，或包含至少一种前述UV光吸收稳定剂的组合。除任何填料之外，基于100重量份的总组合物，以0.01至0.5重量份的量使用UV光吸收稳定剂。
在聚合材料中还可以使用抗滴落剂，例如原纤形成的含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)。抗滴落剂可被刚性共聚物封装，例如，苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)。在SAN中封装的PTFE已知为TSAN。示例性TSAN包括基于封装的含氟聚合物的总重量的50wt％的PTFE和50wt％的SAN。SAN可以包括例如基于共聚物总重量的75wt％的苯乙烯和25wt％的丙烯腈。基于除了任何填料之外，特定层的总组合物的100重量份，可以以0.1至10重量份的量使用抗滴落剂。
可通过任何手段制造第一层10，第二层20，和中间层25，任何手段包括溶剂浇铸、熔融浇铸、挤出、吹气模制、注射塑模或共同挤出到基板上。
太阳能收集器的层(第一层10、第二层20、及中间层25)的厚度可取决于太阳能收集器的单个组件的厚度而变化。例如，层的厚度可以是25μm至2,500μm。层的厚度可以是100μm至1,250μm。层的厚度可以是250μm至1,000μm。太阳能吸收基板的厚度可以是1mm至55mm。太阳能吸收基板的厚度可以是2mm至35mm。太阳能吸收基板的厚度可以是2mm至25mm。太阳能吸收基板的厚度可以是3mm至15mm。
温度敏感型组件可同样用于例如希望基于光反射调节温度的任何应用中(诸如，太阳能板、光伏应用、以及温室应用)。太阳能收集器的层(即，第一层10、第二层20、和/或中间层25)可应用于窗口(诸如，车窗、建筑物窗，例如，温室窗、办公室窗，以及房屋窗)。窗可以是玻璃和/或聚合物的。
如本文中描述的太阳能收集器进一步通过以下非限制性实施例进行说明。
应当理解材料和方法不限于本文中公开并在实例中使用的材料和方法。本领域普通技术人员将容易能够选择合适的聚合材料和方法的变型来将层分离来反射光或减少透射至太阳能吸收基板。
以下阐述的是太阳能收集器的一些实施方式及制备如所公开的收集器的方法。
实施方式1：一种太阳能收集器，包括：太阳能吸收基板；第一层和第二层，在太阳能吸收基板的上方，第一层和第二层中的每一层包括彼此面对的相应表面形态并且限定界面，表面形态被构造为当彼此对准时跨界面透射选择部分的太阳能，根据ISO 9060:1990测量的，透射率大于或等于80％；以及致动器，耦接至太阳能吸收基板，与太阳能吸收基板热连通，致动器与第一层和第二层中的至少一个机械地耦接；其中，致动器被构造为从太阳能吸收基板接收热能并且移动第一层和第二层，以将相应表面形态移出对准之外，且根据ISO9060:1990测量的，透过第一层的透光率小于或等于10％。
实施方式2：根据实施方式1所述的太阳能收集器，其中，相应表面形态包括第一层与第二层之间的界面处的互补几何构造。
实施方式3：根据实施方式1或2中任一个所述的太阳能收集器，其中每个几何构造包括梯形、锯齿形、正弦形、薄片状、三角形、abs(sin)形、摆线形状，以及金字塔形几何构造中至少一种。
实施方式4：根据实施方式1至3中任一个所述的太阳能收集器，进一步包括位于第一层与第二层之间的中间层。
实施方式5：根据实施方式4所述的太阳能收集器，其中，中间层包括透光率等于第一层的透光率的材料。
实施方式6：根据实施方式1至5中任一个所述的太阳能收集器，其中致动器和太阳能吸收基板具有相同的热膨胀系数。
实施方式7：根据实施方式1至6中任一个所述的太阳能收集器，其中致动器的热膨胀系数大于太阳能吸收基板的热膨胀系数。
实施方式8：根据实施方式1至7中任一个所述的太阳能收集器，其中根据ISO9060:1990测量，在停滞温度下，透过第一层和第二层的透光率小于或等于5％。
实施方式9：根据实施方式1至8中任一个所述的太阳能收集器，其中第一层和第二层包括选自聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯腈)，以及包括前述中至少一种的组合的聚合材料。
实施方式10：根据实施方式1至9中任一个所述的太阳能收集器，进一步包括第二层与太阳能吸收基板之间的气隙。
实施方式11：根据实施方式10所述的太阳能收集器，其中，致动器位于气隙中。
实施方式12：一种用于控制太阳能收集器中的停滞的方法，包括：提供太阳能吸收基板和第一层；提供布置于第一层与太阳能吸收基板之间的第二层；将致动器耦接至太阳能吸收基板；以及，当太阳能收集器暴露于停滞温度时使致动器膨胀以在第一层与第二层之间形成间隙。
实施方式13：根据实施方式12所述的方法，其中，第一层和第二层中的每一层包括彼此面对的表面形态并且限定界面，表面形态被构造为在彼此对准时跨界面透射选择部分的太阳能，并且根据ISO 9060:1990的测量，透射率大于或等于80％，并且其中当第一层和第二层的表面形态移动到对准之外时，根据ISO 9060:1990的测量，透过第一层的透光率小于或等于10％。
实施方式14：根据实施方式12至13中任一个所述的方法，其中第一层和第二层的相应表面形态包括第一层与第二层之间的界面处的互补几何构造。
实施方式15：根据实施方式12至14中任一个所述的方法，其中致动器和太阳能吸收基板包括相同的热膨胀系数。
实施方式16：根据实施方式12至15中任一个所述的方法，其中当表面形态彼此直接接触时，根据ISO 9060:1990测量，透过第一层和第二层的透光率大于或等于80％的透射率。
实施方式17：根据实施方式12至16中任一个所述的方法，其中，根据ISO 9060:1990测量，在停滞温度下透过第一层和第二层的透光率小于或等于5％的透明性。
实施方式18：根据实施方式12至17中任一个所述的方法，其中第一层和第二层包括选自聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯腈)，以及包括前述中至少一种的组合的聚合材料。
实施方式19：根据实施方式12至18中任一个所述的方法，进一步包括在第二层与太阳能吸收基板之间提供气隙。
实施方式20：根据实施方式19所述的方法，进一步包括将致动器定位于气隙中。
本文中公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合(例如，“高达25wt％，或更具体地，5wt％至20wt％”的范围包括端点和范围“5wt％至25wt％”的所有中间值等)。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。此外，本文中的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、量、或重要性，而是用于确定一个元件不同于另一个。术语“一(a)”和“一个(an)”和“该(the)”在本文中不表示数量限制，而应被解释为既包括单数也包括复数，除非本文中另有指示或明显与上下文相矛盾。本文中使用的后缀“(一个或多个)”是指包括变化的术语的单数和复数两者，因此包括那个术语的一个或多个(如，膜(一个或多个)包括一个或多个膜)。贯穿本说明书提及的“一种实施方式”、“另一种具体实施方式”、“实施方式”等等，意思是与该实施方式一同描述的具体的要素(例如特点、结构、和/或特征)包含在本文中描述的至少一种实施方式中，并且可以存在于或者不存在于其他的实施方式中。此外，将理解的是，所描述的元件在不同的实施例中可以以任何适合的方式组合。
所有引用的专利、专利申请，和其它参考文献以其全部内容作为参考并入本文。然而，如果本申请中的术语与结合的参考文献中的术语矛盾或冲突，则本申请的术语优先于来自所结合的参考文献的冲突术语。
虽然已经描述了特定的实施方式，对于申请人或本领域技术人员可以出现目前未预见的或可能未预见的替代、修改、变更、改进和实质等同物。因此，提交的和可能修改的权利要求旨在包括所有这类替代、修改、变更、改进和实质等同物。

Claims (19)

1.一种太阳能收集器，包括：
太阳能吸收基板；
第一层和第二层，在所述太阳能吸收基板的上方，其特征在于，所述第一层和所述第二层中的每一层都包括彼此面对的相应的表面形态并且限定界面，所述表面形态被构造为当彼此对准时跨所述界面传输选择部分的太阳能，根据ISO 9060:1990测量，透光率大于或等于80％；以及
致动器，耦接至所述太阳能吸收基板并与所述太阳能吸收基板热连通，所述致动器与所述第一层和所述第二层中的至少一个机械地耦接；
其中，所述致动器被构造为从所述太阳能吸收基板接收热能，并且其中，当所述太阳能收集器暴露于停滞温度下时所述致动器膨胀以在所述第一层和所述第二层之间形成间隙，以将相应的所述表面形态移动到对准之外，且根据ISO 9060:1990测量，透过所述第一层的透光率小于或等于10％。
2.根据权利要求1所述的太阳能收集器，其中，相应的所述表面形态包括所述第一层与所述第二层之间的所述界面处的互补的几何构造。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能收集器，其中，每个几何构造包括梯形、锯齿形、正弦形、薄片状、三角形、abs(sin)形状、摆线形状，以及金字塔形几何构造中的至少一种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能收集器，进一步包括位于所述第一层与所述第二层之间的中间层。
5.根据权利要求4所述的太阳能收集器，其中，所述中间层包括透光率等于所述第一层的透光率的材料。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的太阳能收集器，其中，所述致动器和所述太阳能吸收基板具有相同的热膨胀系数。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的太阳能收集器，其中，所述致动器的热膨胀系数大于所述太阳能吸收基板的热膨胀系数。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的太阳能收集器，其中，根据ISO 9060:1990测量，在停滞温度下，透过所述第一层和所述第二层的透光率小于或等于5％。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的太阳能收集器，其中，所述第一层和所述第二层包括选自聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯腈)，以及包括前述中至少一种的组合的聚合材料。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的太阳能收集器，进一步包括所述第二层与所述太阳能吸收基板之间的气隙。
11.根据权利要求10所述的太阳能收集器，其中，所述致动器定位在所述气隙中。
12.一种用于控制太阳能收集器中的停滞的方法，包括：
提供太阳能吸收基板和第一层；
提供布置在所述第一层与所述太阳能吸收基板之间的第二层；
将致动器耦接至所述太阳能吸收基板；以及
其特征在于，当所述太阳能收集器暴露于停滞温度下时使所述致动器膨胀以在所述第一层与所述第二层之间形成间隙，
其中，所述第一层和所述第二层中的每一层都包括彼此相对的表面形态并且限定界面，所述表面形态被构造为在彼此对准时跨所述界面传输选择部分的太阳能，根据ISO9060:1990测量，透光率大于或等于80％，并且其中，当所述第一层和所述第二层的所述表面形态移动到对准之外时，根据ISO 9060:1990测量，透过所述第一层的透光率小于或等于10％。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一层和所述第二层的相应的所述表面形态包括所述第一层与所述第二层之间的所述界面处的互补几何构造。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述致动器和所述太阳能吸收基板包括相同的热膨胀系数。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，当所述表面形态彼此直接接触时，根据ISO 9060:1990测量，透过所述第一层和所述第二层的透光率大于或等于80％的透光率。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中，根据ISO 9060:1990测量，在所述停滞温度下透过所述第一层和所述第二层的透光率小于或等于5％的透光度。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中，所述第一层和所述第二层包括选自聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯腈)，以及包括前述中至少一种的组合的聚合材料。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，进一步包括在所述第二层与所述太阳能吸收基板之间提供气隙。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将所述致动器定位于所述气隙中。
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