DE10150738C1 - Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres mit strahlungsabsorbierender alterungsbeständiger Beschichtung sowie desssen Verwendung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres mit strahlungsabsorbierender alterungsbeständiger Beschichtung sowie desssen Verwendung

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres mit strahlungsabsorbierender alterungsbeständiger Beschichtung, die eine erste IR-reflektierende Schicht auf dem Glas, eine zweite Schicht, die Aluminium und Aluminiumnitrid, eine dritte Schicht, die Aluminium und Aluminiumoxid enthält, wobei beim Auftragen der dritten Schicht O¶2¶ mit einem Volumenstrom von mit 40 Ncm·3·/min bis 60 Ncm·3·/min eingeleitet wird und eine vierte Schicht, die Aluminiumoxid enthält, umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres mit strahlungsabsorbierender alterungsbeständiger Schicht sowie dessen Verwendung.
Aus "Neue Vakuumröhren für Sonnenkollektoren" von Martin Brunotte, Nor­ bert Dischinger, Gottfried Haas in Erneuerbare Energie, Neuentwicklungen, 1999, Heft 3" ist der Aufbau eines Absorberrohres für Vakuumröhren bekannt. Auf das Glas wird zunächst eine IR-reflektierende Schicht aus metallischem Aluminium gesput­ tert. Als nächste Schicht wird eine Aluminiumnitrid-Schicht mit Aluminium- Einlagerungen gesputtert, dann wird eine Aluminiumoxid-Schicht mit Alumini­ um-Einlagerungen gesputtert und schließlich wird eine Aluminiumoxid Deck­ schicht gesputtert. Die herkömmlich hergestellten Absorberrohren zeigen deutliche Farbveränderungen als Folge der schnellen Alterung. Die Alterung hat die Herabsetzung der Leistungsfähigkeit des Kollektors zur Folge.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin beschichtete Rohre und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, wobei beschichtete Rohre er­ halten werden, die keine relevante Farbveränderungen und daher Alterung zeigen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres mit strahlungsabsorbie­ render alterungsbeständiger Schicht gelöst, wobei
  • a) eine erste IR-reflektierende Schicht auf dem Glas aufgebracht wird,
  • b) eine zweite Schicht, die Aluminium und Aluminiumnitrid enthält, aufgebracht wird,
  • c) eine dritte Schicht, die Aluminium und Aluminiumoxid enthält, aufgebracht wird, wobei beim Auftragen der dritten Schicht O2 mit einem Volumenstrom von mit 40 Ncm3/min bis 60 Ncm3/min eingeleitet wird, und
  • d) eine vierte Schicht, die Aluminiumoxid enthält, aufgebracht wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Glasrohr wurde eine Beschichtung erhalten, die keine relevanten Farbveränderungen zeigt. Die ausbleibende Farbverände­ rung deutet auf äußerst geringe Alterung hin. Das wird erfindungsgemäß durch Einleiten eines Volumenstroms von 40 Ncm3/min bis 60 Ncm3 O2 beim Auftragen der dritten Schicht erreicht (Ncm3 = cm3 in Normzustand).
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird beim Auftragen der dritten Schicht O2 mit einem Volumenstrom von mit 45 Ncm3/min bis 60 Ncm3/min eingeleitet. Mit diesem Volumenstrom werden sehr gute Ergeb­ nisse erzielt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird beim Auftragen der dritten Schicht O2 mit einem Volumenstrom von mit 50 Ncm3/min bis 60 Ncm3/min eingeleitet. Mit diesem Volumenstrom werden sehr gute Ergeb­ nisse erzielt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die vierte Schicht mit einer Schichtdicke von 80 nm bis 120 nm aufgebracht.
Erfindungsgemäß ist die Verwendung des Glasrohres mit strahlungsabsor­ bierender alterungsbeständiger Beschichtung zur Herstellung von Vakkum- Röhrenkollektoren vorgesehen. Die äußerst geringe Alterung ergibt eine er­ höhte Leistungsfähigkeit für ein Absorberrohr in einem Kollektorrohr.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und Beispielen näher erläutert.
Zeichnung
Die Zeichnung enthält Fig. 1 und Fig. 2.
Fig. 1 zeigt das gemessene Verhalten von Reflexion (%) über die Wellen­ länge (nm) eines erfindungsgemäßen Schichtaufbaus vor und nach der be­ schleunigten Alterung. Die Kurve (a) steht für den Schichtaufbau vor und Kur­ ve (b) nach der Alterung. Ein Vergleich der Kurven (a) und (b) zeigt eine leichte Zunahme der Reflexion (%) im Bereich von 600 nm bis 800 nm. Das bedeutet eine sehr geringe unbedeutende Alterung des Schichtaufbaues.
Fig. 2
Fig. 2 zeigt das gemessene Verhalten von Reflexion (%) über die Wellen­ länge (nm) eines Schichtaufbaus gemäß Vergleichsbeispiel vor und nach der beschleunigten Alterung. Die Kurve (c) steht für den Schichtaufbau vor und Kurve (d) nach der Alterung. Ein Vergleich der Kurven (c) und (d) zeigt eine starke Zunahme der Reflexion (%) im Bereich von 600 nm bis 800 nm. Das bedeutet eine sehr starke Farbveränderung, was eine schnelle Alterung des Schichtaufbaues bedeutet.
Beispiel
Glasrohre (Fiolax®, 1 m lang, 16 mm Durchmesser) wurden in einen Drehkorb eines Sputters mit Aluminium als Target gegeben. Der Drehkorb wurde in eine Vakuumkammer eingesetzt. Die Vakuumkammer wurde auf einen Druck von 5-5 mbar bis 10-5 mbar evakuiert. Danach wurde Argon in die Vakuumkammer eingelassen, bis sich ein Druck von 2.10-3 bis 10.10*-3 bar einstellte. Der Drehkorb wurde in Rotationsbewegung versetzt. Die Glasrohre drehten sich um ihre eigene Rotationsachse. Nach 3 Minuten und vollständiger Bedeckung der Glasrohre mit einer Aluminiumschichtdicke von 100 nm, wurde die Span­ nung unterbrochen und 5 Sekunden N2 mit einem Volumenstrom von 35 Ncm3/min eingeleitet. Dabei wurde ein Gesamtdruck von 5.10-3 mbar bis 10.10-3 mbar eingestellt. Danach wurde die Kathode unter Spannung gesetzt. Nach 2 Minuten wurde die Spannung und N2-Zugabe unterbrochen. Danach wurde 5 Sekunden O2 mit einem Volumenstrom von 50 Ncm3/min eingeleitet. Dann wurde Kathode unter Spannung gesetzt. Danach wurde ein Gesamt­ druck von 5.10-3 mbar bis 10.10-3 mbar eingestellt. Nach 1,5 Minuten wurde die Spannung unterbrochen. Dann wurde O2 mit einem Volumenstrom von 75 Ncm3/min bis 210 Ncm3/min eingeleitet. Dabei wurde ein Gesamtdruck von 5.10-3 mbar eingestellt. Nach 5 Sekunden wurden die Kathoden unter Span­ nung gesetzt und 2,5 Minuten mit Al2O3 beschichtet.
Es wurde ein beschichtetes Glasrohr auf dem optischen Spektrometer auf seine Reflektionsverteilung vermessen (Kurve (a)). Dann wurde das Absorber­ rohr einer beschleunigten Alterung unterzogen. Die Beschleunigung wurde er­ reicht, indem sich das Absorberrohr im Kollektor befand und dabei auf 240°C 100 h beheizt wurde. Danach wurde erneut die Reflektionsverteilung gemes­ sen (Kurve (b)). Es wurden keine relevante Farbveränderungen beobachtet.
Vergleichsbeispiel
Das Vergleichsbeispiel wurde wie das Beispiel durchgeführt, jedoch mit dem Unterschied, dass 5 Sekunden O2 mit einem Volumenstrom von 70 Ncm3/min zur Herstellung der dritten Schicht eingeleitet wurde. Die gemessene Reflekti­ onsverteilung nach der beschleunigten Alterung ergab eine deutliche Farb­ veränderung. Die Farbveränderung ist eine Folge der Alterung (Kurve (d)). Die Alterung hat die Herabsetzung der Leistungsfähigkeit des Kollektors zur Folge.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres mit strahlungsabsorbierender alterungsbeständiger Beschichtung, wobei
  • a) eine erste IR-reflektierende Schicht auf dem Glas aufgebracht wird,
  • b) eine zweite Schicht, die Aluminium und Aluminiumnitrid enthält, aufgebracht wird,
  • c) eine dritte Schicht, die Aluminium und Aluminiumoxid enthält, aufgebracht wird, wobei beim Auftragen der dritten Schicht O2 mit einem Volumenstrom von mit 40 Ncm3/min bis 60 Ncm3/min eingeleitet wird, und
  • d) eine vierte Schicht, die Aluminiumoxid enthält, aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Auftragen der dritten Schicht O2 mit einem Volumen­ strom von mit 45 Ncm3/min bis 60 Ncm3/min eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei beim Auftragen der dritten Schicht O2 mit einem Vo­ lumenstrom von mit 50 Ncm3/min bis 60 Ncm3/min eingeleitet wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vierte Schicht mit einer Schichtdicke von 80 nm bis 120 nm aufgebracht wird.
5. Verwendung eines nach Anspruch 1 hergestellten Glasrohres mit strahlungsab­ sorbierender alterungsbeständiger Beschichtung zur Herstellung von Vakuum- Röhrenkollektoren.
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