CN106233168A - 红外透射盖板 - Google Patents

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Abstract

一种用于接收入射光(10)的红外透射盖板，入射光(10)包括入射可见光和入射近红外光，可见光被限定为波长介于380nm和700nm之间(不包括700nm)的光，近红外光被限定为波长介于700nm和2000nm之间的光，其特征在于，所述红外透射盖板(1)包括：‑红外透射装置，其设置为通过所述红外透射盖板透射至少65％的所述入射近红外光，‑可见光透射装置，其设置为通过所述红外透射盖板对尽可能少地透射入射可见光，入射可见光的波长低于600nm，优选地低于650nm，更优选地低于700nm(不包括700nm)，‑反射装置，其设置为将所述红外透射盖板的所述入射可见光的一部分反射到所述入射光侧。

Description

红外透射盖板
技术领域
本发明涉及彩色盖板和色膜领域。更特别地，本发明涉及可以用在近红外光必须通过位于红外敏感设备前的盖板透射的应用中的红外透射盖板。
背景技术
虽然可用的太阳能技术存在广泛的多样化，但是太阳能系统在建筑实践中仍然不被认为是主流技术。迄今为止，对大多数光伏系统仅针对吸收最大光子数的效率进行优化，并由此导致深蓝色或理想的黑色外观。市场上的大多数光伏电池是带有连接带的晶体电池，其外观并不富有美感。
太阳能技术在建筑物上缺乏广泛使用的原因之一在于：建筑师之间缺乏一体化可能性的意识和知识并且缺乏为建筑一体化设计的太阳能产品。同时，存在将建筑物从能源用户转变为能源生产商的近期趋势。广泛传播的在建筑物的屋顶上增加太阳能板的老旧概念已经演变了，并且已经做了许多努力以将科学施工技术与光伏科学和技术融合在称为建筑一体化光伏技术(Building Integrated Photovoltaics)中。正在不断寻求将太阳能光伏元件集成到建筑物中的建筑的、结构的及美学的解决方案，从而使得能够将能源发电渗透到日常结构中，诸如家庭、学校、办公室、医院以及各种建筑物。在越来越多的应用中，色膜需要同时满足四个基本准则。
-色膜应该具有非常高的近红外透射率；
-应该在反射中提供各种各样的彩色效应；
-通过色膜透射的可见光强度应该足够小，使得当附接到物体上时，该物体对观察者不可见。可接受的可见光透射量取决于颜色及物体的不同区域的颜色对比度。对于PV(photovoltaic，光伏)应用，通过色膜透射的余光可以转化为电。
-还要求所产生的反射彩色效应对入射光在膜上的入射角和/或位于色膜的入射光侧的观察者的视角极其不灵敏。
在一个方法中，将前端彩色玻璃与光伏模块集成，诸如在以下公开文件中所解释的：“Efficiency of silicon thin-film photovoltaic modules with a front coloredglass(具有前端彩色玻璃的硅薄膜光伏模块的效率)，S.Pélisset等，Proceedings CISBAT2011,37-42”。该方法并未实现以上提及的四个准则。而且该方法成本高，使得需要大量的太阳能元件并且使得在生产过程中不易于集成。色膜领域内的现有技术公开了具有针对特定颜色的可见光透射率的彩色滤光片、或者具有特定颜色的特定反射率的彩色滤光片并且还具有较高的近红外透射率的彩色滤光片。文献US 5,502,595中公开了一个示例，该示例公开了通过PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)方法来实现多层彩色滤光片。这种彩色滤光片的缺点在于一部分可见光被透射掉了。US 5,502,595中公开的其中一个滤光片中，虽然透射了高透射率的近红外光，但是可见光谱的至少50％的红色部分通过了滤光片。文献US 5,502,595并未公开从彩色滤光片反射的一部分可见光的预选色谱。
在EP 1837920A1公开的另一方法中，公开了红外透射覆盖层，该红外透射覆盖层透射近红外光并反射部分可见光以使膜显示特定的颜色。可见光被介质多层部分地反射。为了避免可见光透过该膜，在介质多层的入射光侧的相对侧设置了诸如黑色涂料之类的黑色吸收层。这种方法的局限性在于：颜色外观效应取决于入射光束的入射角。此外，所公开的设备完全阻断了全部可见光，由于该设备吸收了全部残余的透射可见光，因而使得该设备不太适用于PV应用。虽然该残余的可见光可以是膜上的一小部分入射光，但对于PV电池来说将该残余的光转化为电仍然是重要的。
发明内容
本发明提供了一种新的色膜，该新的色膜被用作待置于近红外光电转换设备前端的红外透射盖板，并具有向位于红外透射盖板的入射光侧的观察者呈现预定的均匀颜色的附加属性，同时隐藏在所述红外透射盖板之后的任何物体，例如近红外灵敏光电转换设备。感知到的颜色还基本上与入射光的入射角和/或观察者的视角无关。
在寻找创新的解决方案以将光伏元件与建筑物集成并考虑这些光伏元件的美观方面时完成了本发明，从而允许使光伏元件在与新的或现有的诸如屋顶或外墙之类的构造集成上更具吸引力
为了解决上述问题，本发明已找到一种方案，该方案包括提供本发明的彩色滤光片，该彩色滤光片可以被设置在光伏元件或光电转换设备上。彩色滤光片限定为红外透射盖板或盖板或彩色层或板，向其上安装有该彩色滤光片的元件提供了颜色均匀的外观。将本发明的红外透射盖板设置在例如红外光敏设备的前端使得能够对观察者隐藏光敏设备的光敏部分的连接元件、边界或其它不美观的特征和/或颜色。
同时，必须确保光敏元件或设备保持可接受的光敏效率，因此彩色滤光片必须保证高红外透射率。色膜还应该透过未用来创建彩色反射效应的残余的可见光。在色膜被设置在光电设备上的情况中恢复该残余的光很重要，这是在因为任何小的改进、甚至仅是百分之几的入射光，在光伏领域的光电转换效率中是重要的。
虽然当前本发明已经主要发展用于光伏应用，所发明的彩色滤光片可以用于与光伏元件或设备在建筑物或商业产品中的美学一体化(esthetic integration)领域不同的其它应用。例如，彩色滤光片可以用于必须给外界观察者呈现颜色外观的温室。色膜可以具有包括白色的任意颜色外观。
所发明的色膜使得能够为给定问题提供解决方案。
更具体地，本发明涉及用于接收入射光的红外透射盖板，入射光限定为具有至少一部分入射可见光和至少一部分入射近红外光的光，可见光限定为波长介于380nm和700nm之间(不包括700nm)的光，近红外光限定为波长介于700nm和2000nm之间的光。该红外透射盖板包括：
-红外透射装置，其设置为通过所述红外透射盖板透射至少65％的限定在700nm和2000nm之间的入射近红外光，所述65％为在700nm和2000nm范围内的所述入射红外光的平均透射率。
-可见光透射装置，其设置为通过所述红外透射盖板尽可能少地透射入射可见光，该入射可见光的波长低于600nm，优选地低于650nm，更优选地低于700nm(不包括700nm的波长)，所述尽可能少的透射率优选地低于20％，优选地低于15％，并且更优选地低于10％。尽可能低的低透射率值使得能够隐藏任何其前设置有所述红外透射盖板的底层结构或设备或元件。
-反射装置，其设置为将所述红外透射盖板的所述入射可见光的一部分反射到所述入射光侧。反射的所述部分(还定义为反射的可见光)优选地高于10％，优选地高于20％，并且更优选地高于40％，所述反射值被定义为所述部分在所述红外透射盖板上的反射强度和入射强度之比。
所述红外透射盖板还包括干涉多层，所述干涉多层与所述红外透射装置和所述可见光透射装置以及所述反射装置形成多层，所述干涉多层对于在该干涉多层上法线入射的波长低于700nm(不包括700nm)的可见光具有低于10％的平均透射率。
该红外透射盖板可以根据不同的类型来实现：第一类、第二类和第三类红外透射盖板。提供三种互补类型的所述红外透射盖板使得能够覆盖该红外透射盖板各种各样的颜色外观的可能性。这些颜色外观基本上与入射光的入射角和/或观察者的视角无关。
所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板中的每一个包括所述干涉多层，并且该干涉多层在各自的第一类、第二类和第三类红外透射盖板中被称为第一干涉多层、第二干涉多层和第三干涉多层。所述第一干涉多层、所述第二干涉多层和所述第三干涉多层可以是不同类型的干涉多层但是通常具有以上所述的干涉多层的光透射特征。
第一类红外透射盖板至少包括：
-前板，其设置在所述红外透射盖板的入射光侧，
-散射层，其设置在在所述前板的入射光侧的相对侧上，
-第一多层，其设置在所述散射层上，所述第一多层至少包括第一干涉多层，所述第一干涉多层包括至少一个吸收层。
所述前板、所述散射层和所述第一多层互相配合以形成所述红外透射装置、所述可见光透射装置和所述反射装置。
所述第一类红外透射盖板为红外透射盖板适当的解决方案，该红外透射盖板具有呈现给观察者的红外透射盖板的诸如灰色、棕色、赤褐色、类金色和红色之类优选的颜色外观。与第二类和第三类红外透射盖板相反的是，所述第一类红外透射盖板不太适于蓝色、绿色和较高亮度的颜色。
第二类红外透射覆盖层至少包括：
-基板，
-设置在所述基板上的第二多层，所述第二多层至少包括第二干涉多层，所述第二干涉多层包括至少一个吸收层，
-所述基板和所述第二多层互相配合以形成所述红外透射装置、所述可见光透射装置和所述反射装置。
所述第二类红外透射盖板为红外透射盖板恰当的解决方案，该红外透射盖板具有优选的诸如类金属颜色之类的颜色外观，并且所述第二类红外透射盖板不太适用于具有蓝色和绿色外观色彩的红外透射盖板。
第三类红外透射盖板至少包括：
-吸收前板，设置在所述红外透射盖板的入射光侧并包括吸收所述入射可见光的至少一部分的物质，
-第三多层，设置在在所述吸收前板的入射光侧的相对侧上，所述第三多层至少包括第三干涉多层，
所述吸收前板和所述第三多层互相配合以形成所述红外透射装置、所述可见光透射装置和所述反射装置。
所述第三类透射盖板为用于红外透射盖板各种各样的可能的颜色外观的恰当的解决方案，并且针对所述第三类红外透射盖板不存在优选的颜色范围。
虽然本发明最初用于光伏应用，但是所发明的红外透射盖板可以用于与光伏元件或设备在建筑物中的美学一体化领域不同的其它应用。
附图说明
图1示出了第一类红外透射盖板；
图2示出了一部分可见光在红外透射盖板的高折射率层中的光陷阱(lighttrapping)；
图3示出了另一第一类红外透射盖板；
图4示出了第二类红外透射盖板；
图5示出了另一第二类红外透射盖板；
图6a示出了第三类红外透射盖板；
图6b示出了另一第三类红外透射盖板；
图7a-d示出了光色散层的不同变型；
图8a-c示出了第三类红外透射盖板的不同实施例；
图9示出了带有第一类红外透射盖板的颜色坐标的色度图；
图10a示出了包括氧化锌(ZnO)散射层的第一类红外透射盖板的反射特性；
图10b示出了包括氧化锌散射层的第一类红外透射盖板的透射特性；
图11a示出了包括丙烯酸散射层的第一类红外透射盖板的反射特性；
图11b示出了包括丙烯酸散射层的第一类红外透射盖板的透射特性；
图12示出了具有包括氧化锌散射层的第一类红外透射盖板的颜色特性的表格；
图13示出了具有包括丙烯酸散射层的第一类红外透射盖板的颜色特性的另一表格；
图14示出了带有第二类红外透射盖板的颜色坐标和金参考层的颜色坐标的色度图；
图15示出了第二类红外透射盖板和金参考层的反射和透射特性；
图16示出了具有第二类红外透射盖板和金参考层的颜色特性的表格；
图17示出了带有吸收片和第三类红外透射盖板的CIE颜色坐标的色度图；
图18示出了第三类红外透射盖板中使用的吸收板的透射特性；
图19a示出了第三类红外透射盖板的反射特性；
图19b示出了第三类红外透射盖板的透射特性；
图20示出了具有第三类红外透射盖板的吸收板的CIE颜色坐标的表格；
图21示出了具有第三类红外透射盖板的吸收板的CIE颜色坐标的另一表格；
图22示出了具有第一、第二和第三类红外透射盖板的优选颜色的颜色坐标的表格；
图23示出了红外透射盖板的可见光透射率和借助于密封层顶部附接有相同红外透射盖板的太阳能电池的外量子效率(external quantum efficiency，EQE)；
图24在具有CIE颜色坐标的色度图中，将现有技术的红外透射盖板的颜色变化和本发明的红外透射盖板的颜色变化进行比较。
具体实施方式
本发明涉及用于接收入射光的红外透射盖板1，该红外透射盖板1包括：
-红外透射装置，设置为通过所述红外透射盖板透射至少65％的入射红外光，该入射红外光被限定在700nm和2000nm之间，65％的透射率为通过在700nm和2000nm之间的波长范围内积分得到的平均值；所述透射率限定为以百分比％表示的透射近红外光和入射近红外光的比率。
-可见光透射装置，设置为通过所述红外透射盖板尽可能少地透射入射可见光10，该入射可见光10的波长低于600nm，优选地低于650nm，更优选地低于700nm(不包括700nm的波长)，所述尽可能少的透射率优选地低于20％，优选地低于15％，并且更优选地低于10％，所述透射率值限定为在低于700nm的每个波长处测得的透射率的平均值；所述透射率值限定为以百分比％表示的透射可见光和入射可见光的比率。尽可能低的低透射率值使得能够对观察者隐藏任意其前设置有所述红外透射盖板的底层结构或设备或元件。
-反射装置，设置为将所述红外透射盖板的所述入射可见光10的一部分反射到所述入射光侧，反射的所述部分还限定为反射光或反射部分，其优选地高于10％，优选地高于20％，并且更优选地高于40％。作为一个示例，所述部分可以是入射可见光的一部分，该入射可见光的一部分的波长范围在该入射光的可见光谱中所选的任意预定的波长附近优选地为200nm、优选地为100nm、更优选地为50nm。
所述红外透射装置和所述可见光透射装置以及所述反射装置包括干涉多层，所述干涉多层对在所述干涉多层上的法线入射的可见光具有低于10％的平均透射率，所述法线入射被限定为与红外透射盖板1的法线平行。
通过红外透射盖板1的透射可见光强度应该足够小，以使当该红外透射盖板1附接到物体时，该物体或该物体的某些部分变得对观察者不可见。可接受的透射可见光量将取决于该物体的不同区域的颜色及颜色对比度。
例如，附接到太阳能电池板、透射30％的可见光的红外透射盖板1使得在该电池板的背面使用白色的背板时各个太阳能电池对观察者可见。然而，黑色的背板会导致太阳能电池板的均匀外观，从而使各个电池难以分辨。包括高明-暗对比区域(high clear-darkcontrast areas)的物体要求通过红外透射盖板1透射较少的可见光以使后面附接的物体不可见。
当红外透射盖板1应用于太阳能电池板时，通过薄膜透射的可见光被转换为电。
正如进一步所解释的那样，红外透射盖板1的另一重要的特征在于，红外透射盖板1所感知的颜色基本上与红外透射盖板1上的入射光的入射角及位于红外透射盖板1的入射光侧的观察者看向红外透射盖板1的角度无关。
本发明更具体地涉及第一类红外透射盖板、第二类红外透射盖板和第三类红外透射盖板，所述第一类红外透射盖板、第二类红外透射盖板和第三类红外透射盖板设置为提供用于所述红外透射装置、所述可见光透射装置和所述反射装置的技术方案。所述红外透射盖板在下文中还被限定为色膜。
图1示出了本发明与所述第一类红外透射盖板对应的实施例。前板210设置在所述红外透射盖板1的入射光侧。所述前板210基于从包括以下各项的组中选择的材料：玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯呋喃酸脂聚合物、基于缩聚物(聚二环戊二烯)的聚合物、氟基聚合物、无色聚酰亚胺(CP)、纤维素、PEEK聚合物及其组合。就所述前板的机械强度、刚度、抗冲击、防水性能和抗高温和紫外辐射而言，选择这些材料中的一个或者它们的组合的选项使得能够提供多种解决方案。
散射层220设置在所述前板210上。所述散射层220包括位于入射光10的相对侧的结构化表面221a，该结构化表面221a包括设置为对所述入射可见光10的至少一部分进行散射的表面纳米体221。所述表面纳米体221可具有随机分布或周期分布，所述分布基本上限定在所述散射层220的平面内。在所述表面纳米体221具有随机分布的变型中，所述纳米结构化表面体的峰高的均方根(root-mean-square，RMS)偏差小于300nm，优选地介于10nm和75nm之间。所述表面纳米体的横向尺寸由它们的相关长度(L)限定，假定所述表面纳米体为圆形，该相关长度(L)被计算为自相关峰值下降为最大值的1/e所处的半径。所述相关长度(L)小于1微米，但是优选地介于10nm和500nm之间。
在所述表面纳米体221具有周期分布的变型中，所述分布基本上限定在所述散射层220的平面内，每个周期的峰到谷的高度小于1微米，并且优选地介于100nm和300nm之间。所述表面纳米体221的分布周期小于2微米，并且优选地介于200nm和500nm之间。
所述散射层220的折射率一般介于1.48和2.3之间。所述散射层220的材料可以是热或紫外固化树脂，可以通过压印或通过铸模来实现该热或紫外固化树脂。所述散射层220还可以是以这种方式生长的涂层材料以提供具有纳米结构的纹理，该纹理具有预定的诸如锥形之类的形状。所述散射层220的材料可以从包括以下各项的组中选择：ZnO、SNO2:F、热或紫外固化丙烯酸、或环氧基树脂或其组合。可以通过诸如低压化学气相沉积(LowPressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)之类的沉积技术来实现ZnO层。所述ZnO层具有基本上接近2的折射率并且可以在特定条件下生长，使得在所述散射层220上形成锥形ZnO表面纳米体221。在特定条件下，如在“Rough ZnO layers by LP-CVD process andtheir effect in improving performances of amorphous and microcrystallinesilicon solar cells(通过LP-CVD制备粗糙的ZnO层以及在改进非晶硅和微晶硅太阳能电池的性能中的作用)；S.Fay等人的太阳能材料&太阳能电池90，pp.2960(2006)”所描述的那样，通过LPCVD沉积ZnO产生具有由锥形微晶构成的柱状结构的层。所述微晶溢出到所述ZnO层形成锥形表面纳米体的表面。所述表面纳米体的大小随散射层220的厚度的增加而增加。当使用由ZnO制成的散射层220时，介于400nm和2μm之间的厚度产生优选的纳米体221。
可替换地，所述散射层220能够由通过常压化学气相淀积(atmospheric pressurechemical vapor deposition，APCVD)沉积的SNO2:F制成。通过对诸如温度、沉积时间、锡前体、添加剂或生长率之类的沉积参数进行调整来在所述散射层220的表面上获得锥形纳米体221。所述散射层220可以是至少一个ZnO层和至少一个SNO2:F层的组合。获得所述散射层220的结构化表面221a的另一技术是通过化学刻蚀、等离子体处理或机械技术对所述前板210的入射光的相对侧的表面进行粗加工。示例性纹理技术包括通过使用氢氟酸的解决方案对玻璃前板的表面进行化学刻蚀的步骤。在一变型中，通过溅射将平坦的ZnO层沉积在玻璃前板上，纹理技术包括通过使用盐酸的解决方案来化学刻蚀ZnO层的步骤。在另一变型中，纹理技术包括通过使用氧氩等离子体对基于聚酯的聚合物前板210的表面进行刻蚀的步骤。还可以通过压印聚合物箔或聚合物板或通过印制热或紫外固化丙烯酸树脂来获得所述散射层220的纹理。
图1中所示的第一多层230设置在所述散射层220与入射光侧相对的该散射层220的一侧上。所述第一多层230包括第一干涉多层，第一干涉多层包括第一干涉滤光片，并且所述第一多层被设计并设置为提供一部分入射可见光的部分反射及该光谱的所述近红外部分基本上的全透射。
所述第一干涉滤光片由叠层制成，所述堆叠的每个层具有与所述叠层的相邻层不同的折射率。所述叠层的材料选自包括TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、MgF2的组，并且所述叠层包括选自包括非晶硅(a-Si；H)、微晶硅(c-Si:H)、氧化硅(SiOx)、锗(Ge)、硅锗合金(SiGe)的组的至少一个层。所述多层230中的至少一个层包括设置为吸收所述可见入射光的一部分的吸收层。
可使用多种可能的材料来形成所述第一干涉多层，使得能够提供大范围的设计能力以提供各种可能性，从而为位于红外透射盖板的入射光侧的观察者创建所述第一类红外透射盖板特定的颜色外观。
在一个有利选择的设置中，所述第一干涉滤光片的第一层231为所述第一干涉滤光片的高折射率层，所述高折射率层限定为所述第一干涉滤光片的具有构成所述第一干涉滤光片的不同层的最高折射率的层。通过在所述散射层220的所述纹理表面(texturedsurface)221a上设置所述高折射率层231，并且通过设置所述表面特征体221的大小和分布，可见光谱的部分261被散射到所述高折射率层231中，并且通过多次反射和散射将所述部分261引导至所述高折射率层231中。
图2示出了所述高折射率层中的可见光的部分261的光陷阱。被低折射率介质232和220包围的高折射率层231表现为光波导。如果在所述介质的界面221a处的纹理适于散射一部分入射可见光，则所述部分261被高折射率介质231内的全内反射捕获，并且所述部分261的吸收将随所述部分261在所述高折射率层231中的光路的增加而显著增加。可见光10未在界面中散射的部分262的吸收很低，所述部分262被限定为透射的可见光束并被透射到设置在入射光侧的相对侧的所述第一干涉滤光片的层中。在所述界面221a处散射的量取决于所述界面221a处入射的光的有效波长，并且与波纹层(corrugated layer)的折射率有关，由以下表达式表示：λeff＝λ/n层，λ定义了光在空气中的波长。因此，通过修改散射体221的尺寸和/或散射层220的折射率能够将所述多层230中的并由此所述红外透射覆盖层中的光吸收调整到预定的量。
通过有利地设计并设置所述第一类红外透射盖板的所述散射层220，可以将所述入射可见光10的预选部分散射、解耦并引导入第一干涉多层的第一层，并为所述预定部分提供长的有效路径长度，从而在所述第一层(优选为高折射率层)获得高吸收。通过选择性地选择可见光所吸收的部分，人们可以使用附加的设计参数来为位于所述第一类红外透射盖板的入射光侧的观察者提供所述第一类红外透射盖板特定的颜色外观。
例如，通过设计所述散射层220的表面体221并对其进行设置，使所述表面体221的相关长度(L)基本上接近120nm，并且通过有利地选择所述高折射率层231的厚度以及合适的材料，所述高折射率层231可被设计并设置为选择性地吸收该光谱的蓝光或绿光部分(定义为介于380nm和580nm之间的波长范围)的至少一部分。通过吸收可见光谱的蓝光或绿光部分的一部分，除了所述所吸收的蓝光和绿光部分，由所述干涉滤光片反射的该光谱的反射可见光部分将包括整个可见光谱，使得位于所述红外透射盖板的入射光侧的观察者可以看到的所述干涉滤光片的外观呈红色、或棕色、或赤红色，这是因为基本上只有入射可见光的红色部分被所述干涉滤光片反射到入射光侧。
在一个变型中，所述第一多层230的任意层可被设置为增强光陷阱，并由此增强在该层对所述入射可见光的一部分的吸收。在一个变型中，所述多层的不止一个层可被设置为增强光陷阱并由此增强了所述吸收。在另一变型中，可以在所述多层中设置至少一个衍射光栅结构。
在图3所示的变型中，第一密封层240被设置在所述第一多层230的入射光侧的相对侧上。密封材料的示例基于选自以下各项的材料：乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)、聚氨酯(TPU)、热塑性聚烯烃(TPO)、硅酮弹性体、环氧树脂及其组合。
将密封层240设置在所述第一多层230的入射光的相对侧，使得能够提供对所述第一类红外透射盖板到诸如红外光转换元件或类似元件之类的表面的粘结性进行改进的解决方案。如果该红外透射盖板被施加在红外光转换元件上，则密封层240和前板一起具有保护红外光转换元件免受改变环境的温度和湿度条件的联合行为的功能，并且确保该红外光转换元件的长期高可靠性。所述密封层使用上述提及的材料为所述密封层提供了多种解决方案。
在实施例中，附加的扩散层可被设置在所述前板210上以给予配合的外观和/或减少所述红外透射覆盖层1的全反射。所述扩散层可以设置在所述红外透射覆盖层1的附加的箔片上。在实施例中，所述前板210可以包括至少纹理的和粗加工的表面。在变型中，可以在所述前板210上设置至少一个抗反射涂层。
图4示出了本发明与第二类红外透射盖板对应的实施例。
在图4的实施例中，第二多层320设置在前板310上。所述第二多层320包括至少一个第二干涉多层，所述第二干涉多层类似于在段落[00033]至[00034]中所说明的的图1、图2、图3的实施例的第一干涉层，差异在于所述第二干涉滤光片没有纹理而是具有基本平坦的形状，第二干涉多层包括基本上与面向所述入射光10的所述基板的表面平行的叠层。此外，所述第二干涉滤光片包括至少一个设置为吸收可见入射光10的一部分的层。所述吸收层的材料基于从a-Si、μc-Si:H、SiOx、锗、硅锗合金或其组合中选择的材料。可以选择基本上对近红外光可透的其它可见光吸收材料。在变型中，所有层可以基于可见光吸收材料，并且每个层可以对可见光的不同部分具有不同的吸收。
将至少一个吸收层设置在所述第二干涉多层中，该吸收层对所述第二类红外透射盖板上的部分入射可见光进行吸收，这使得能够向位于所述第二类红外透射盖板的入射光侧的观察者提供所述第二类红外透射盖板特定的类金属的颜色外观。可以在所述至少一个吸收层中使用诸如a-Si、SiOx、锗、硅锗合金之类的材料，这是因为上述材料对光谱的蓝色部分比光谱的红色部分具有更高的吸收。在所述至少一个吸收材料中使用包括颜料和染料的聚合材料使得能够具有对可见光谱的绿色或红色部分比光谱的蓝色部分有更好的吸收的材料，这使得能够扩大该红外透射盖板可以获得的彩色外观的范围。
所述第二红外透射盖板的所述第二干涉多层可以包括多个聚合层，该多个聚合层设置为使得相邻聚合物层具有不同的折射率。所述第二干涉多层可以由聚合物制成，更具体地由从包括聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的组中选择的材料制成，并且所述第二干涉多层包括通过向所述聚合层添加颜料或染料以对可见光部分吸收的至少一个聚合层。
尤其在需要提高所述红外透射盖板的灵活性的情况下，使用用于所述第二干涉多层的聚合物使得能够提供红外透射盖板的可替换的设计可能性。
所述前板310可以由从包括以下各项的组中选择的材料制成：玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯呋喃酸脂聚合物、基于缩聚物(聚二环戊二烯)的聚合物、氟基聚合物、无色聚酰亚胺(CP)、纤维素、PEEK聚合物及其组合。就所述前板的机械强度、刚度、抗冲击、防水性和抗高温和紫外辐射而言，选择上述这些材料中的一个或者它们的组合的选项使得能够提供多种解决方案。
在图5所示的实施例中，第二密封层330可以设置在所述第二干涉层的远离所述前板310的一侧。将第二密封层330设置在所述第二多层上，使得能够提供对进所述第二类红外透射盖板对诸如玻璃板或红外光敏元件模块或类似元件之类的底层元件的粘结性进行改进的解决方案。与所述前板(310)结合的密封层具有保护底层和不可见设备免受改变环境的温度和湿度条件的联合行为的功能并使得能够确保较高的长期可靠性。
在一个实施例中，所述前板310可以包括光色散层160。图7a-d示出了光色散层160的不同变型。图7a示出了包括粘合剂材料161的光色散层160和至少多个分区162，分区162的折射率与所述粘合剂材料的折射率不同。所述分区可以包括对红外光可透的微珠163，所述微珠163基本上是球形珠体163，但可以具有另一形状，并且具有典型的介于0.5μm和100μm之间的直径。所述微珠163设置为对至少一部分可见光进行散射或扩散。
所述微珠163和所述粘合剂材料161之间的折射率差被选择以提供足够的光色散。为了获得所述折射率差，微珠能够设置为保留所述微珠之间的空隙，或者还可以使用具有涂层表面的空心微珠或微珠。所述微珠的形状可以是球形的，但是也可以使用不规则形状的微珠。微珠163优选的平均直径小于100μm，优选地介于1μm和50μm之间。
所述微珠163可以由从包括以下各项的组中选择的材料制成：丙烯酸聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯、玻璃、二氧化硅、聚倍半硅氧烷、硅酮或氧化铝。所述粘合剂材料可以是在紫外线辐射下聚合的丙烯酸基树脂。所述粘合剂材料可以制成多孔或可以包含小颗粒，例如基于高折射率的氧化钛TiO2的颗粒。所述聚合基板的示例为典型地用作液晶显示(liquid crystal display，LCD)屏幕中的底部扩散器的基板，诸如来自Grafix plastics(Ohio)的Optigrafix DFPM箔片。
可以以图7a-d中所示的不同方式来实现所述光色散层160。
在图7b所示的变型中，聚合物箔160a用作用于包括微珠163的粘合剂材料的载体。图7c示出了一个变型，在该变型中密封层160b包括所述微珠163，所述密封层160b可以用作所述前板310到所述第二多层320的粘接层。在图7d的变型中，附加的密封层被设置在所述光色散层160的两侧。将密封层设置在所述聚合物箔的两侧使能够将所述光色散层160设置在所述前板310和所述第二多层320之间。可以通过涂胶、热压或者层压工艺将所述聚合物载体箔固定到所述前板。所述聚合物载体箔可以由聚乙烯(polyethylene，PET)或聚碳酸酯(PC)制成。将纹理表面和/或包括微珠的层设置在所述吸收层扩大了红外透射盖板的设计可能性，尤其在需要所述红外透射盖板配合的外观的情况下。例如，在实施例中，所述光色散层160可以设置在所述前板310和所述第二多层320之间，所述第二多层320被设计为对光谱的大部分可见光进行反射以获得红外透射盖板1的白色外观并将该白色外观提供给观察者。
图6a示出了所述第三类红外透射盖板的实施例。
所述第三类红外透射盖板1至少包括一个吸收板140和第三多层120。在图6a的实施例中，第三多层120直接设置在所述吸收板140上，所述吸收板140还限定为彩色滤光片140。在图6a的实施例的优选实现方式中，所述第三多层120被逐层沉积在所述吸收板上。
所述彩色滤光片140可以是商业的彩色滤光片或者可以是包括吸收物质的吸收板，吸收物质对所述入射光的至少一部分进行吸收。所述吸收板140对红外光是透明的。所述吸收物质可以是添加到一材料中的颜料或染料，该材料选自包括以下各项的组：玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯呋喃酸脂聚合物、基于缩聚物(聚二环戊二烯)的聚合物、氟基于缩聚聚合物、无色聚酰亚胺(CP)、纤维素、PEEK聚合物及其组合。
在实施例中，所述吸收板140可以包括多个层，每个层吸收可见入射光的不同部分。例如一个层可以对红光具有更高的透明度，另一层可以对蓝光具有更高的透明度，使得获得红外透射盖板1的紫色外观。
在对可见光和近红外光可透的吸收板中添加吸收一部分可见光的彩色物质，使得能够提供具有各种预定颜色外观选择的第三类红外透射盖板1。由于所有染料和塑料之间不存在相容性，所以大量合格的塑料材料及其组合使得能够提供各种可能性以给位于所述第三类红外透射盖板的入射光侧的观察者创建所述第三类红外透射盖板特定的颜色外观。
所述第三多层120包括至少一个第三干涉多层，第三干涉多层包括由包括以下各项的组中选择的材料制成的层：TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、MgF2、a-Si、SiOx。将所述第三多层与所述吸收前板140结合使得能够将可见光未被吸收前板吸收的部分反射回入射光侧。所述第三多层的主要功能是保证第三类红外透射盖板对可见光的不透明度，从而确保所述第三类红外透射盖板尽可能少地透射可见光。
在实施例中，所述吸收板140可以是包括添加的染料和颜料的密封层。在该实施例中待使用的典型的材料为彩色的乙烯醋酸乙烯酯(EVA)或聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。基于密封物的吸收板140的示例是来自日本的Hornos Industriales Pujol S.A.的Evalam色箔或Kuraray Group的Trosifol部门的有色PVB箔。
在图8a-c示出的所述第三类红外透射盖板的实施例中，第三密封层180被设置在所述第三多层120的入射光侧。使用所述第三密封层180的优点在于，当所述吸收板140没有基于密封材料并且已将第三干涉多层120a设置在与吸收板140自身不同的基板120b上时，提供了将第三多层120设置到吸收板140的解决方案。能够对第三密封材料180进行着色，从而通过使吸收板140和彩色密封剂180结合来增大可能颜色的伽马值。在变型中，又一第四密封层130可被设置在所述第三干涉层远离所述吸收板140的一侧。在变型中，第三和第四密封层可以设置在所述第三多层120的两侧。将第四密封层130设置到所述第三干涉层的优点在于提供了将所述第三类红外透射盖板设置、调整或固定到红外光敏设备的解决方案。
在实现方式的示例中，所述第三类红外透射盖板可以通过两个层的组装或层压来实现，第一层包括所述吸收板140，第二层包括所述第三多层120，所述第三多层的入射光侧上已设置有密封层180。所述两个层可以通过热压或层压技术来组装。在实现方式的第二变型中，第一层包括前板170，第二层包括所述第三多层120，该第三多层包括为彩色密封材料的吸收板。在所述第二变型中，可以通过热压或层压技术来组装所述第一层和所述第二层。
在实施例中，可以将与段落[00050]至[00054]中描述的用于所述第二红外透射盖板的光散射层类似的光色散层160设置在所述吸收板上。在变型中，所述光色散层160可以包括密封层使得可以通过例如层压技术或热压技术将所述吸收板设置到所述光色散层160。在实现方式的示例中，可以通过三个层的组装或层压来实现所述第三类红外透射盖板，第一层包括所述吸收板140，第二层包括所述光色散层160，所述光色散层160的入射光侧上设置有密封层160b，并且第三层包括所述第三多层120，所述第三多层120的入射光侧上设置有密封层180。可以通过热压或层压技术组装所述三个层。
在所述第三类红外透射盖板的实施例中，所述吸收板朝向入射光10的表面可以是粗糙表面，该粗糙表面限定为可以散射入射可见光的表面，所述纹理表面被设置为给予配合的外观和/或减少所述第三红外透射盖板1的全反射。
在所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板1的实施例中，可见光扩散层150可被设置在所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板的入射光侧，所述可见光扩散层被设置为给予配合的外观和/或减少所述红外透射盖板1的全反射。所述可见光扩散层可被设置在附加箔片上，所述附加箔片被设置到所述红外透射盖板1。示例性光扩散层包括聚合箔片，该聚合箔片的表面上压印有反光体(retro-reflective features)。这些反光体典型地在微米-毫米范围内，可以具有锥形、方块形或透镜状。在另一示例中，光扩散层由表面进行喷砂处理的玻璃板组成。将可见光色散层设置到所述三类红外透射盖板1的任一个上，尤其是在需要所述三类红外透射盖板配合的外观的情况下扩大了红外透射盖板1的设计可能性。
在所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板的实施例中，抗反射涂层被设置在入射光表面。示例性的抗反射涂层由MgF2制成的单层组成。在另一示例中，抗反射涂层可以包括由Al2O3、ZrO2和MgF2制成的三个层。
在所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板1的实施例中，另一密封层400被设置在所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板的入射光侧。所述另一密封层400使得能够提供改进所述第三类红外透射盖板1对诸如玻璃层之类的基板的粘结性的解决方案。与前板结合的所述另一密封层400具有保护例如底层光转换设备免受对环境的温度和湿度条件进行改变的联合行为的功能并使得能够确保底层光转换材料至少20年的高可靠性。
在所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板1的实施例中，另一密封层400可被设置在所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板的入射光侧，并且附加的密封层可被设置在所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板的入射光侧的相对侧。将密封层设置在所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板的两侧中的每一侧，使得能够将所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板设置并固定到第一元件和第二元件，第一元件位于所述第一、第二和第三类红外透射盖板的入射光侧，第二元件位于所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板1的入射光侧的相对侧。所述第一元件和所述第二元件可以由刚性材料制成，或者所述第一元件和第二元件中的至少一个可以是诸如聚合物层之类的柔性元件。在使用所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板的示例中，所述第一元件是玻璃层，并且所述第二元件是PV电池或电互联的PV电池的组件。在所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板的实施例中，颜色外观可以是不均匀的，并且所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板的结构体可以被设置为使观察者获得多色外观，所述颜色外观可以表征例如标记、符号、添加物、标志。
I)三类红外透射盖板中的每一个的优选颜色
第三类的色膜1使得能够获得各种各样的颜色外观。有色外观主要是由于在所述第三类色膜1中设置的吸收滤光片140，并且多个商业产品可用于这样的吸收滤光片140：Trosifol(基于聚酯(乙烯醇缩丁醛)的色箔)(PVB)、Roscolux(基于聚碳酸酯和聚酯材料的色箔)或Lee滤光片。因此，大量的伽马颜色对于第三类红外透射盖板1是可能的，因而在CIE图中不存在优选的颜色区。
第一类的色膜1比第三类的色膜更适于较窄的颜色范围。第二类的色膜1中主要使用的吸收材料是a-Si，a-Si主要在限定为小于480nm的短波段处进行吸收。通过在所述第一类多层230中使用a-Si作为吸收材料，所述第一类色膜更好地适用于产生诸如灰色、棕色、赤褐色、黄橙色及红褐色之类的低亮度颜色。
对于与第一类色膜的情况下的优选颜色类似的颜色，不过除暗黑色和棕色之外，可以选择第二类红外透射盖板。即使CIE坐标相似，与所述第三类红外盖板相比，使用第二类红外透射盖板所获得的颜色具有更高的亮度并且具有更金属的外观。
下表概括了用于三类红外透射盖板的优选颜色。
表1.用于每类红外透射盖板的优选颜色
更精确地，图22的表限定了能够获得的用于第一类、第二类和第三类红外透射盖板的表1的优选颜色。在CIE图内部覆盖每个所述优选颜色的区域由划定所述区域的四个角点的坐标x10和y10限定。此外，对于所述区域内部的每个优选颜色，给出了亮度(Y)的范围。在图22的表中，通过包括色散层160的实施例实现了第II类彩色滤光片的白色和亮灰色，色散层160使得能够获得配合的外观。
通常可以理解的是，红外透射盖板可以适配于必须由红外透射盖板1隐藏的物体的纹理和/或颜色。更精确地，红外透射盖板1透射的可接受的残余可见光总是低于红外透射盖板1上的总入射光强的20％。在一些情况下，例如在高反射物体或包括诸如金属部件之类的高反射元件的物体的情况下，该残余的透射光强必须小于15％、甚至小于10％、或者甚至小于5％。
通常还可以理解的是，存在不同的方式来对通过透射盖板的透射光进行管理。
通过红外透射盖板到达其后物体的透射可见光取决于如何将红外透射盖板设置在该物体上。例如，光耦至太阳能电池板的本发明的红外透射盖板可以包括密封层，该密封层被设置以使30％的可见光透射过红外透射盖板并将该30％的可见光转换为电，而单独的同一红外透射盖板可以透射不超过5％的法线入射的可见光。图23示出了这样的示例，该示例示出了红外透射板的(OB)透射特性以及带有借助于密封层附接在顶部的同一红外透射板的太阳能电池(OA)的外量子效率。外量子效率(EQE)指示特定波长的光子撞击在耦接到太阳能电池的红外透射盖板上必须生成电子的概率。
可以通过使用光色散层160来设想三类红外透射盖板的不同变型。这样的光色散层对可见光进行散射，该可见光以大入射角撞击干涉多层并增加了干涉多层的透射率。当将光电转换设备设置在红外透射盖板上时，可以吸收该透射的可见光并将该透射可见光转换为电。
可以设想三类红外透射盖板在干涉多层中使用诸如硅(Si)之类的吸收可见光的材料。这样的材料使得能够对透射过红外透射盖板1的可见光的量进行控制。例如，嵌入在两个折射率为1.5的介质之间并且仅包括透光材料的干涉多层将透射大约35％的以50°入射的可见光，相似的包括硅的干涉多层将以相同角度透射的可见光减少到15％。即使需要高散射能力的光色散层160来给予红外透射盖板所需的方面，这种材料的使用也使得能够对透射过红外透射盖板1的可见光的量进行控制，以使在该红外透射盖板后面附接的物体不可见。
可以理解的是，可以将吸收层放置在干涉多层内的任何位置。例如，在一个实施例中，仅有一个吸收层被添加到干涉多层的入射光侧的相对侧。
诸如硅、锗或硅锗合金之类的吸收可见光的材料具有高折射率，在某些情况下，该折射率接近于4。这些材料和诸如硅氧化物之类的低折射率材料之间的折射率对比度能够高达2.5，这使得能够通过将这样的光吸收层纳入红外透射盖板的设计中来制造更薄的干涉多层。例如，由TiO2和SiO2组成的干涉多层可以由总厚度为1.3μm的17层组成。在另一实现方式的示例中，能够通过在干涉多层中添加氢化非晶硅(a-Si:H)来制造具有一半厚度(即0.65μm)并且与厚度为1.3μm的干涉多层等效的透射率和反射率的干涉多层。在所需的颜色效应不要求可见光通过干涉多层更高的反射率的情况下，可以仅使用例如高折射率材料的光吸收材料来设计干涉多层。这样的干涉多层可以由总厚度小于0.3μm的不超过5层组成。干涉多层越薄越好，这是因为干涉多层的制造成本随其厚度的增加而增加。
还可以理解的是，在全部实施例中，可以将光扩散层和光吸收层组合以获得所需的反射颜色和/或所需的可见光透射率。
所有类型的红外透射盖板1的一个重要特征在于，所感知的反射颜色基本上与红外透射盖板1上的入射光的角度及观察者看向红外透射盖板1的角度无关。红外透射盖板1在入射视角小于70°时具有非常低的颜色变化，所述角度相对于红外透射盖板的平面法线进行定义。当改变所述入射视角时，相对于光平行于红外透射盖板平面的法线入射时所感知的颜色及观察者沿该法线查看所感知的颜色的颜色变化被限定为1964CIE色图的x-坐标和/或y-坐标上的改变。针对相对于所述法线在70°内的任何入射视角，颜色变化小于30％，更优选地小于20％，甚至更优选地小于10％。
作为示例，图24示出了II类红外透射盖板的颜色变化。在法线入射光下并通过观察与该法线平行的红外透射板，所感知的颜色是黄色，由1964CIE色图中x、y的值0.4105、0.4927来限定。通过将视角以及入射角相对于法线变为50°，x和y坐标以最大-5％的变化来改变。图24还示出了如在EP 1837920中公开的红外透射盖板的颜色变化。在法线入射光下并且通过观察与该法线平行的红外透射板，所感知的颜色也是黄色，由1964CIE色图中x、y的值0.4876、0.4699限定。通过将视角和入射角相对于法线变为50°，x和y坐标随x、y值相对于之前x、y值分别为-39％和29％的变化量而发生显著变化。
在实施例中，将至少一个衍射层设置在所述第一多层或所述第二多层或所述第三多层的至少一个层上。所述衍射层可以设置为降低与入射光的入射角和/或位于所述太阳能光伏模块的入射光侧的观察者的观察角有关的颜色外观的灵敏度。衍射层可以是在第一多层、第二多层或第三多层中的至少一个多层的表面上实现的任意衍射结构，例如衍射光栅、亚波长光栅或零阶滤波器或其组合。
II)实现第一类、第二类和第三类红外透射盖板的示例
IIA)实现第一类红外透射盖板的示例
在所述第一类红外透射盖板的实现方式示例中，已经制造了具有灰色、金色、棕色或类赤褐色外观的不同样品，所述样品表示为图9的CIE 1964色图中的Gr1和Gr2，图9示出了使用标准D65光源计算得到的沉积在ZnO(Gr1)的样品和沉积在粗糙的丙烯酸材料(Gr2)上的样品的CIE 1964颜色坐标。图9中的虚线示出了使用所述第一类红外透射盖板能够获得的颜色的优选范围。
为了获得I类样品，使用了两种不同类型的散射层：第一有色红外透射盖板(Gr1)基于ZnO层(ZnO的折射率基本上等于2)并且第二有色红外透射盖板(Gr2)基于丙烯酸材料(折射率基本上等于1.5)。将由非晶硅(a-Si)和二氧化硅(SiO2)的可替换层制成的相同的第一干涉滤光片被沉积在两类(ZnO、丙烯酸材料)散射层的顶部。
图10a示出了所述第一类红外透射盖板1的示例性干涉滤光片(M1R)的反射曲线，该干涉滤光片沉积在0.5mm厚的borofloat玻璃上并且具有以下结构：a-Si(15nm)/SiO2(115nm)/a-Si(30nm)/SiO2(115nm)/a-Si(30nm)/SiO2(115nm)/a-Si(15nm)。
图10a还示出了第一类红外透射盖板不同的彩色滤光片(1A、1B、1C、1D、1E)的反射曲线，该第一类红外透射盖板包括对于所述彩色滤光片中的每一个而言沉积在不同氧化锌层上的所述干涉滤光片：
-包括第一平滑纹理(色膜曲线1A)的干涉滤光片和包括第二粗糙纹理(色膜曲线1E)的干涉滤光片。1A类和1E类彩色滤光片包括分别通过LPCVD沉积的0.5μm和1.5μm厚的ZnO层。彩色滤光片1A沉积在最平滑的ZnO纹理上，而彩色滤光片1E沉积在最粗糙的ZnO纹理上。干涉滤光片(230)还沉积在1μm后的ZnO(色膜曲线1B)或1.5μm厚的ZnO层上，并且在氧-氩等离子体处理下已经磨平了原始的ZnO层的粗糙度(色膜曲线1C和1D)。
图10b示出了所述彩色滤光片1A、1B、1C、1D、1E的红外透射率。所有曲线示出了波长介于700nm和2000nm之间的高于65％的红外透射率，在600nm以下的可见光基本上是零透射，介于600nm和650nm之间的透射率低于25％。通过对彩色滤光片的层进行调整，介于600nm和700nm之间的透射率可以低于20％。
等同于的其中一个曲线，图11a示出了与图10a的干涉滤光片相同的沉积在0.5mm厚的borofloat玻璃上的示例性干涉滤光片(M1R)所测量的反射率。图11a还示出了同一干涉滤光片(M1R)沉积在两个不同散射层(2A和2B彩色滤光片)上的反射率曲线，所述散射层由折射率约为1.5的丙烯酸紫外固化树脂制成。作为一个示例，根据红外透射盖板的反射率曲线2A可以看到，600nm处的反射率高于30％并且在400nm处红外透射盖板2A的反射率为30％。
图11b示出了所述彩色滤光片2A、2B和干涉滤光片M1R的红外透射率。所有曲线示出了波长介于700nm和2000nm之间的红外透射率高于65％，600nm以下的可见光基本上是零透射。通过对彩色滤光片的层进行调整，介于600nm和700nm之间的透射率可以低于20％。
图12和图13概括了实现第一类色膜(1A-1E和2A-2B彩色滤光片)的不同示例的颜色特性。
图12中的表概括了使用标准D65光源对使用ZnO散射层(Gr1)的不同的类型1的色膜样品计算得到的CIE 1964颜色坐标(x10，y10)及亮度值(Y)。
图13中的表概括了使用标准D65光源对包括沉积在粗糙丙烯酸材料(Gr2)上的散射层220的2个不同的类型1的彩色样品计算得到的CIE 1964颜色坐标(x10，y10)及亮度值(Y)。
图9-12示出了使用ZnO散射层是实现诸如金色、棕色和赤褐色之类的低亮度颜色的优选选择。散射层使用丙烯酸材料使得能够获得诸如暗灰色之类的具有低亮度的更中性的颜色外观。这些类型的颜色频繁地出现在建筑物屋顶和外墙上，这使所述第一类红外透射盖板的使用非常引人注意，例如适于PV电池以及将PV系统集成到建筑物中并且给予它们美观的外观。
IIB)实现第二类红外透射盖板的示例
图4示出了示例性第二类红外透射盖板的结构特征，第二类红外透射盖板具有可见的反射光谱使得对于从入射光侧查看的观察者来说所述红外透射盖板具有金色外观。所述金色外观在图14中表示，图14示出了使用标准D65光源对第二类金色膜(GF)和由金制成的参考样品(GR)计算得到的CIE 1964颜色坐标。
图16的表概括了针使用标准D65光源对具有金色外观的第二类红外透射盖板(GF)以及由金制成的参考样品(GR)计算得到的CIE 1964颜色坐标(x10，y10)及亮度值(Y)。
通过沉积在1.1mm厚的borofloat玻璃上生长的非晶硅(a-Si)和二氧化硅(SiO2)的可替换层来实现具有金色外观的所述第二类红外透射盖板1的干涉滤光片330。示例性第二类红外透射盖板的层结构是以下各项之一：玻璃基板a-Si(30nm)/SiO2(120nm)/a-Si(40nm)/SiO2(120nm)/a-Si(40nm)/SiO2(120nm)/a-Si(20nm)。第二类彩色滤光片共有七层并且总厚度为：0.495μm。
图15示出了针对具有金色外观的示例性第二类红外透射盖板1(GFr)及由金制成的参考样品(GRr)所测量的反射率。图15还示出了针对第二类金色滤光片(GFt)及由金制成的参考样品(GRr)所测量的透射率。
IIC)实现第三类红外透射盖板的示例
图8c的实施例不包括层160和130，其表示示例性第三类红外透射盖板1的结构特征，该示例性第三类红外透射盖板1具有可见的反射光谱使得所述红外透射盖板对于从入射角查看的观察者来说可以具有多种颜色外观。在图17的表中表示了所述多种颜色外观，图17示出了使用标准D65光源对不同的第三类红外透射盖板和彩色PVB吸收板(3R)计算得到的CIE 1964颜色坐标。图17的图示中的空心方框和实心圆点分别表示PVB吸收滤光片和类型3的不同色膜。
对于包括吸收板的第三类红外透射盖板，吸收板还限定为彩色滤光片或色膜，人们可以使用例如商业可得的来自Trosifol的彩色聚酯(乙烯醇缩丁醛)(PVB)箔片。在所述色膜140上设置的示例性干涉滤光片由在1.1mm厚的borofloat玻璃上生长的非晶硅(a-Si)和硅氧化物(SiO2)的可替换层制成。干涉滤光片的层结构是以下各项之一：a-Si(15nm)/SiO2(115nm)/a-Si(30nm)/SiO2(115nm)/a-Si(30nm)/SiO2(115nm)/a-Si(15nm)。滤光片共有七层且总厚度为：0.435μm。通过将干涉滤光片层压到不同的PVB吸收滤光片和由聚萘二甲酸(PEN)制成的125μm前板制造了不同类型的第三类红外透射盖板。
图18示出了来自Trosifol商业可得的不同的彩色聚酯(乙烯醇缩丁醛)(PVB)箔片所测量的透射率，该PVB箔片用于制造第三类色膜。符号B、G1、G2、Y、O、R代表蓝色、深绿色、绿色、黄色、橙色及红色的色膜140。
图19a示出了通过将用作吸收前板的PVB色箔层压到第三干涉多层实现的不同的第三类红外透射吸收板140所测量的反射率。
符号3B、3G1、3G2、3Y、3O、3R代表蓝色、深绿色、绿色、黄色、橙色及红色第三类红外透射盖板。图19a中还单独示出了第三类干涉滤光片的总反射率(MR)。
图19b示出了单独第三类干涉滤光片(MT)所测量的透射率和红色第三类红外透射盖板(3RT)的透射率。其余3B、3G1、3G2、3Y和3O第三类红外透射盖板的透射率曲线与红色第三类红外透射盖板的透射率(3RT)没有明显不同，出于清晰的目的，在图19b中没有示出这些透射率曲线。
图17示出了使用标准D65光源对PVB吸收滤光片及使用它们制造的不同的第三类红外透射盖板计算得到的CIE 1964颜色坐标。
图20示出了概括使用标准D65光源对所用的PVB吸收滤光片140计算得到的CIE1964颜色坐标(x10，y10)和亮度值(Y)的表。
图21示出了概括使用标准D65光源对所制造的第三类红外透射盖板计算得到的CIE 1964颜色坐标(x10，y10)和亮度值(Y)的表。
综上所述，根据本发明，已经证明了可以实现红外透射盖板1，使得能够透射近红外光，具有尽可能小的可见光透射率，并且同时反射一部分入射的可见光，以使位于入射光侧的观察者无法穿过所述红外透射盖板观看，且可以感知该红外透射盖板的预定颜色。更精确地，通过实验证明了该红外透射盖板对于低于650nm的波长具有低于25％的可见光透射率。通过实验还证明了该红外透射盖板对近红外波长具有高于65％的近红外光透射率。此外，已经证明可以对入射可见光的与该入射可见光的一部分光谱对应的预定部分反射至少10％，以使红外透射盖板对位于入射光侧的观察者呈现彩色外观。通过实验还已经证明的是，可以根据三种类型来设计、设置并实现所述红外透射盖板，所述类型的每一个适于特定的颜色范围。三种类型的红外透射盖板使得能够向位于入射光侧的观察者提供用于红外透射盖板的颜色外观的多种选择。还已经证明的是，对于某些颜色外观，所述红外透射盖板类型中的至少两个可以用于同一颜色范围。已经证明的是，所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板的一部分层可以适于获得特定的颜色效应，例如对入射光侧的观察者而言的所述红外透射盖板的类金属色外观。

Claims (37)

1.一种用于接收入射光(10)的红外透射盖板(1)，所述入射光(10)包括入射可见光和入射近红外光，可见光被限定为波长介于380nm和700nm之间且不包括700nm的光，近红外光被限定为波长介于700nm和2000nm之间的光，其特征在于，所述红外透射盖板(1)包括：
-红外透射装置，其设置为通过所述红外透射盖板透射至少65％的所述入射近红外光，
-可见光透射装置，其设置为尽可能少地透射可见光，以使当所述可见光透射装置附接到物体上时，该物体对观察者不可见，
-反射装置，其设置为将所述红外透射盖板的所述入射可见光的一部分反射到入射光侧，
所述红外透射盖板还包括干涉多层，所述干涉多层与所述红外透射装置和所述可见光透射装置以及所述反射装置形成多层，所述干涉多层对该干涉多层上的法线入射的可见光具有低于10％的透射率。
2.根据权利要求1所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述红外透射盖板至少包括：
-前板(210)，其设置在所述红外透射盖板(1)的入射光侧，
-散射层(220)，其设置在所述前板的入射光侧的相对侧上，
-第一多层(230)，其设置在所述散射层(220)上，所述第一多层(230)包括所述干涉多层，所述干涉多层被称为第一干涉多层并包括至少一个吸收层，
所述前板(210)、所述散射层(220)和所述第一多层(230)互相配合以形成所述红外透射装置、所述可见光透射装置和所述反射装置。
3.根据权利要求2所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述前板(210)基于从包括以下各项的组中选择的材料：玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯呋喃酸脂聚合物、基于缩聚物(聚二环戊二烯)的聚合物、氟基聚合物、无色聚酰亚胺(CP)、纤维素、PEEK聚合物及其组合。
4.根据权利要求2或3所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述散射层(220)基于从包括ZnO、SnO2:F、热或紫外固化丙烯酸基树脂或环氧基树脂及其组合的组中选择的材料。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述散射层(220)的厚度介于0.1μm和10μm之间，优选地介于0.4μm和2μm之间。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的红外透射盖板，其特征在于，所述散射层(220)包括位于入射光侧的相对侧的纹理表面(221a)，所述纹理表面(221a)包括设置为周期性或随机分布的表面纳米结构的纳米体(221)，所述纳米体(221)设置在所述散射层(220)的平面内，所述纳米体(221)包括峰和谷以使峰到峰的平均距离介于0.2μm和2μm之间，并使均方根粗糙度介于5nm和300nm之间，其特征进一步在于，在随机分布的表面纳米结构的情况下，所述表面纳米体(221)的相关长度小于1μm，优选地小于0.5μm。
7.根据权利要求6所述的红外透射盖板，其特征在于，所述纳米体(221)的尺寸范围基本与所述入射可见光选择的预定部分的波长范围相等。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第一干涉多层基于从包括以下各项的组中选择的材料：TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、MgF2，并且所述第一干涉多层包括从包括以下各项的组中选择的至少一个层：非晶硅(a-Si:H)、微晶硅(μc-Si:H)、氧化硅合金(SiOx)、锗(Ge)、硅锗(SiGe)合金。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第一多层(230)包括第一密封层(240)，所述第一密封层(240)设置在所述第一多层(230)的入射光侧的相对侧。
10.根据权利要求9所述的红外透射盖板，其特征在于，所述第一密封层(240)基于从乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)、聚氨酯(TPU)、热塑性聚烯烃(TPO)、硅酮弹性体、环氧树脂及其组合中选择的材料。
11.根据权利要求1所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述红外透射盖板至少包括前板(310)和设置在所述前板(310)上的第二多层(320)，所述第二多层(320)至少包括称作第二干涉多层的所述干涉多层，所述第二干涉多层包括至少一个吸收层，所述前板(310)与所述第二多层(320)相互配合以形成所述红外透射装置、所述可见光透射装置和所述反射装置。
12.根据权利要求11所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述前板(310)基于从包括以下各项的组中选择的材料：玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯呋喃酸脂聚合物、基于缩聚物(聚二环戊二烯)的聚合物、氟基聚合物、无色聚酰亚胺(CP)、纤维素、PEEK聚合物及其组合。
13.根据权利要求11或12所述的红外透射盖板，其特征在于，所述第二干涉多层基于从包括以下各项的组中选择的材料：TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、MgF2、a-Si、μc-Si:H、锗、SiOx、硅锗合金或其组合。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第二干涉多层包括多个聚合物层，所述多个聚合物层被设置为使得相邻的聚合物层具有不同的折射率。
15.根据权利要求14所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第二干涉多层基于从包括聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的组中选择的材料。
16.根据权利要求14或15所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第二干涉多层包括至少一个聚合物层，所述至少一个聚合物层包括吸收可见光光谱的至少一部分的物质。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第二多层(320)包括设置在入射光侧的相对侧的第二密封层(330)。
18.根据权利要求17所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第二密封层(330)基于从乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)、聚氨酯(TPU)、热塑性聚烯烃(TPO)、硅酮弹性体、环氧树脂及其组合中选择的材料。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的红外透射盖板，其特征在于，光色散层(160)设置在所述前板(310)上，所述光色散层(160)包括粘结剂材料(161)和与所述粘结剂材料(161)的折射率不同的至少多个分区(162)。
20.根据权利要求19所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述分区(162)包括对红外光可透的微珠(163)，所述微珠(163)设置为对可见光的至少一部分进行扩散，所述微珠(163)的直径介于0.5μm和100μm之间。
21.根据权利要求20所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述微珠(161)选自包括丙烯酸聚合物、PMMA、聚苯乙烯(PS)、玻璃、聚乙烯、聚倍半硅氧烷、硅酮、二氧化硅或其组合的组。
22.根据权利要求1所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述红外透射盖板至少包括：
-吸收前板(140)，其设置在所述红外透射盖板(1)的入射光侧并包括吸收所述入射可见光的至少一部分的物质，
-第三多层(120)，其设置在所述吸收板(140)的入射光侧的相对侧上，所述第三多层(120)至少包括称为第三干涉多层的所述干涉多层，所述吸收板(140)和所述第三多层(120)互相配合以形成所述红外透射装置、所述可见光透射装置和所述反射装置。
23.根据权利要求22所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述吸收板(140)由从包括以下各项的组中选择的材料制成：玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯呋喃酸脂聚合物、基于缩聚物(聚二环戊二烯)的聚合物、氟基聚合物、无色聚酰亚胺(CP)、纤维素、PEEK聚合物及其组合，所述材料包括颜料或染料。
24.根据权利要求22所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述吸收板(140)为基于从包括以下各项的组中选择的材料的密封层：乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)、聚氨酯(TPU)、热塑性聚烯烃(TPO)、硅酮弹性体、环氧树脂及其组合，所述密封层包括吸收入射可见光的一部分的物质。
25.根据权利要求22和24所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，前板(170)被设置在所述吸收板(140)的入射光侧。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第三干涉多层基于从包括以下各项的组中选择的材料：TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、MgF2、a-Si、SiOx或其组合。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第三多层(120)包括设置在所述第三多层(120)的入射光侧的相对侧的第三密封层(130)。
28.根据权利要求22至27中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第三多层(120)包括设置在入射光侧的第四密封层(180)。
29.根据权利要求28所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第四密封层(180)基于从包括以下各项的组中选择的材料：乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)、聚氨酯(TPU)、热塑性聚烯烃(TPO)、硅酮弹性体、环氧树脂及其组合，所述第四密封层(180)包括吸收一部分入射可见光的物质。
30.根据权利要求23和28所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第四密封层(180)由从乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)、聚氨酯(TPU)、热塑性聚烯烃(TPO)、硅酮弹性体、环氧树脂及其组合中选择的材料制成。
31.根据权利要求22至30中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述吸收板(140)的入射光侧的表面是设置为对入射可见光的至少一部分进行扩散的纹理表面，所述纹理表面包括具有横向尺寸介于0.1μm和100μm之间以及峰-谷尺寸介于0.1μm和100μm之间的表面微体。
32.根据权利要求22至31中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，光色散层(160)被设置在所述吸收板(140)上，所述光色散层(160)包括粘结剂材料(161)和与所述粘结剂材料(161)的折射率不同的至少多个分区(162)。
33.根据权利要求32所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述分区(162)包括对红外光可透的微珠(163)，所述微珠(163)设置为对可见光的至少一部分进行扩散，所述微珠(163)的直径介于0.5μm和100μm之间。
34.根据权利要求33所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述微珠(161)选自包括丙烯酸聚合物、PMMA、聚苯乙烯(PS)、玻璃、聚乙烯、聚倍半硅氧烷、硅酮、二氧化硅或其组合的组。
35.根据权利要求1至34中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述红外透射盖板(1)包括设置在所述红外透射覆盖层的入射光侧的抗反射涂层。
36.根据权利要求1至35中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述红外透射盖板(1)包括可见光扩散层(150)，所述可见光扩散层(150)包括入射光侧的纹理表面(151)，该纹理表面设置为对可见光进行扩散，所述可见光扩散层(150)包括具有横向尺寸介于0.1μm和100μm之间以及峰-谷尺寸介于0.1μm和100μm之间的表面微体。
37.根据权利要求1至36中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述红外透射盖板(1)包括设置在所述红外透射盖板(1)的入射光侧的另一密封层(400)。
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