DE1467733A1 - Sonnenenergiekollektor - Google Patents

Description

Patentanwälte
DR.-ING. WALTER ABITZ

' DR DIETER MORF

Mönchen ^" —-" 1

Dr. Bxp\

2. April 1964 Β-802

BWBLHAHD IÄDU8TEIBS, ISO-, 113 Aetor Street, Hewerk 14, N.J., Y.St.A.

Sonnenenergiekollektor

Sie Erfindung betrifft Sonnienenergiekollektoren und in·- besondere solche Kollektoren, die ftir den Betrieb bei hohen Temperaturen und in einem Hochvakuum geeignet sind, wie es im Weltraum vorhanden let.

Sie Energie elektrieoher Syeteme in Raumfahrzeugen wird Ton Batterie^ oder von Silioiuai-Sonnenzellen geliefert. Die Batterien wurden in den letzten Jahren weitgehend verbessert, Jedoch besitzen sie für viele Anwendungszwecke im Weltraum zwei Naohteile, ihre Lebensdauer ist begrenzt und ihr Gewicht iat gross. Silioium-Sonnenaellen nutzen den Sperreohlohteffekt au· und beziehen ihre Energie von

•intr unerschöpflichen Energiequell·, der Sonne. Biese Zellen nutzen nur etwa 1/5 der Sonneneinstrahlung in einen schmalen Bandbereioh au». Der Rest der Sonnenenergie mute reflektiert werden, üb eine Beschädigung der Zellen au ▼erhindern. Da Slliolum-Sonnenzellen bei hohen Temperaturen unetabil sind, ist ee nioht möglich, duroh optische Fokusierung der Sonnenenergie die Ausgangsleistung au ▼ergrusoern.

Wenn energiereiche Sonnenstrahlung auf einen "kühlen" Gegenstand auftrifft, wird die Strahlung teilweise reflektiert und geht verloren, während der Rest entweder absorbiert oder durchgelassen wird. Die absorbierte Er.ergie kann mit grtSsserer Wellenlänge wieder abgestrahlt werden. Ee ist bekannt, dass schwarze Körper mehr Wärme absorbieren ala weisse und dass sie heieser werden. Sohwarse Körper sind ebenfalls wirksame Wärmestrahler, sie absorbieren die sichtbare Sonnenstrahlung und strahlen einen grossen Teil der absorbierten Energie wieder als Infrarotstrahlung ab. Deshalb sind sie unwirksame Sonnenenergiekollektoren, das helsst ihre Umwandlungstemperatur im Weltraum ist gering.

Metalle, wie zum Beispiel Silber, Kupfer, Gold und Aluminium, besitzen ein sehr geringes BmiaeionerermÖgen, insbesondere wenn sie hoohpollert sind. Ein geringes Smlsslonsrer-

~ 2 - BADORiGJNAL

äugen ist notwendig» ««an «in Sonnenkollektor eint hohe
frsw^dluagstonperatur erreichen soll,' j ed ο oh silber, Kupfer, Oolft «nd Aluminium absorbieren sehr wenig Sonncnenergle und ftonnfokollektoron· in denen diese Metalle in rti-Jet« fustftht verwendeWerden, würden keine tür den VcrwondunteBW#tfk ausreiohelid «roeee Uawandl »ngeteaptratur erreiohen« iliühinilia beeitst darüber hinaue einen niederen
iöhaelfepunkt. Silber und Kupfer laufen an, wodurch das

etark suniimt.

,JMLe Verwendung von Olas als Basis In Sonnsnstrahlungskol- ^Itktoren hat sich für. die meieten AnwendungSEweoke In Welt« raun nlemVals günstig erwiesen· da Olas leicht brioht und einen relativ niederen Erweichungspunkt bteltet. "Pyrex"-aias 1st im allgemeinen nicht für die Verwendung über etwa 600 *> SSO⁰O geeignet und weicht Olaesorten haben sogar noch niederere Erweichungstemperaturen· Oleeeorten mit hohen
811ielun)llox7d-Othalt können bei wesentlich höheren Temperaturen verwendet werden, Jtdooh eind diese Olassorten su brüchig«

Bs ist bereite versucht worden, die Absorption von Sonnenenergie im Wellenllngenbereleh des Sonnenepektrume su vcrgrttseern, indem dunkle Spiegel oder Antlreflesloneeohlohten verwendet wurden, deren Stärken nicht grosser als 1/4 der Wellsttlsnge der Strahlung, deren Reflexion vermindert

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werden soll, betragen. Hingegen sind solche reflexionsvermlndernde Schichten und andere im Vakuum niedergeschlagene überzüge bei Temperaturen Über 200⁰C thermisch unstabil und müssen in Form von mehreren überzügen, oft in einer Vielzahl, angewandt werden und bei solchen MehrfachUberzügen dürfen die Stärkentoleranzen der einseinen überzüge nur relativ klein sein. Sohllesslioh erfordert das Aufdampfen im Vakuum die Verwendung von überzügen mit kleiner Ausdehnung und einfacher Form.

Die meiste Sonnenenergie wird in einem Wellenlängenbereich unter 1,5 Mikron emittiert und nur ein kleiner Teil der Sonnenstrahlung liegt aueεerhalb des Wellenbereiche von 0,25 Mikron bis 1,5 Mikron. Eine Oberfläche, die in dem Bereioh der Sonnenstrahlung absorbiert, heizt sich auf, vorausgesetzt, dass die Oberfläche nicht die gesamte Energie wieder zurückstrahlt oder emittiert. Öle ZurUckstrahlung der Energie eines Körpers bei Temperaturen von 100⁰C bis 800⁰C erfolgt weitgehend in einem Bereioh zwischen 1,5 und 20 Mikron. Eine zum Sammeln von Sonnenenergie geeignete Oberfläche muss deshalb ein grosses Absorptionsvermögen, ein geringes Reflexionsvermögen bei Wellenlängen unterhalb 1,5 Mikron und ein Geringes Emissionsvermögen besitzen.

Die Erfindung schafft Sonnenenergiekollektoren, die besonders für den Betrieb bei hohen Temperaturen und bei hohem

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Partialvakuum geeignet sind, wie es im Weltraum vorhanden ist. Der Sonnenenergiekollektor naoh dieser Erfindung besitzt eine Metallbasls, eine dünne, Sonnenenergie absorbierende Empfängereohioht Über der Metallbasis, die der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist, und eine dünne Sperrsohioht aus hitzebeständigem Material, die zwischen der Basis und der Empfängersohloht angeordnet 1st. Die Sperrsohioht verhindert die Diffusion des Goldes der Empfangereohioht in das Metall der Basis. Die Empfängersohioht besteht aus einer innigen geschmolzenen Mischung aus Gold und .einer Glassorte, vorzugsweise einer Silikat enthaltenden Glassorte. Das Glas wird erhalten, indem die Bestandteile, aus denen das Glas besteht, in situ während des Einbrennens gebildet und zusammengeschmolzen werden und die Schmelze danaoh abgekühlt wird. Die Empfängerschioht, die auf diese Weise erhalten wird, ist gut zum Sammeln von Sonnenenergie geeignet, da sie ein gutes oder relativ hohes Absorptionsvermögen und ein geringes Reflexionsvermögen von Sonnenstrahlen mit Wellenlängen unter 1,5 Mikron sowie ein geringes Emissionsvermögen besitzt. Die Empfängersohioht lässt ebenfalls das Lioht nur in geringem Masse duroh. Darüber hinaus ist die erflndungsgemässe Empfängersohioht und der übrige Kollektor bei hohen Temperaturen, zum Beispiel Über 500°0 und bis zu 800⁰O und darüber, sowie im Hochvakuum» zum Beispiel bei einem Vakuum von 0,3 χ 10"⁵ mm Hg innerhalb sehr langer Zelten stabil.

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Sonnenenergie, die auf die Empfängerechloht auffällt, wird in Wärme umgewandelt, die duroh Wärmeleitung duroh die dünne Diffueionseperrschicht zu der Metallbaeie fortgeleitet wird·

Der Sonnenenergieeaamler nach dieser Erfindung let ausgezeichnet zur Erzeugung eines thermoelektriechen Stromes geeignet. Wenn er tür diesen Zweok rerwendet wird, kann der Kollektor ale Platte oder Einheit in eines Raumfahrzeug oder einer Rakete installiert werden, wobei die Empfängerschicht der Sonnenstrahlung ausgesetzt und seine Metallbaeie mit der heissen Verbindungsstelle eines Thermoelemente oder Thermopaare in Kontakt gebracht wird. Der Kollektor kann ebenfalls zum Erhitzen von ffaeeer und zum Erzeugen Ton Wasserdampf verwendet werden. Zu diesem Zweok wird dae Waeeer oder eine metallische Leitung oder ein Behälter, der dae Waeeer enthält, mit der Metallbaeie des Kollektors In Kontakt gebraoht.

Die Dlffueionesperraohioht 1st vorzugsweise eine dünne Sohioht, da diese eine bessere Bindung der Empfängerschicht mit der Basis ermöglicht, wenn die drei Sohlohten eich bei Temperaturänderungen verschieden auedehnen und kontrahieren« Die dünnen Schichten beeinträchtigen die Wärmeleitung zu der Uetallbaeie nicht wesentlich. Diese Sperrschicht beeitat zweokmäeelg eise Stärke iwisohen etwa 200 und etwa -

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1000 Angström-Einheiten und rorsugsweise zwischen etwa 400 und etwa 800 AngstrCm-Elnheiten.

Die erforderlichen optischen Eigenschaften der Empfängersohioht sind, ausser von den Material und dem Gefügt die* ser 8ohlcht, welche eine innige gesehaolsene Mischung von Oold unu einer Glaasorte ist» ron der 8tärke Λ·τ Schicht abhängig. Aus dieses Grund ist diese Sohioht eine dünne 8ohioht_t deren Stärke rorsugsweiee etwa 2000 AngstrOm-Einheiten und insbesondere etwa 800 bis 1800 Angstrum-Elnhtlten nicht ttbersohreitet.

Die Bapfängerschioht nach dieser Erfindung absorbiert in Abhängigkeit von der Wellenlänge etwa 10 bis 85 # der Sonnenenergie la Wellenlängenbereioh τοη 0,25 bie 1,5 Mikron, reflektiert etwa 15 ble 90 i> der Sonnenenergie in diesem Wellenlängenbereioh und emittiert nur etwa 3 bis 13 1* der absorbierten Energie. Diese Smpfängerechloht besltet eine Liohtdurohläeeiglcelt von nur weniger als 1 £. Ee 1st sin wichtiges Merkaal der erflndungegemässen Empfängerschioht, datf eis am stärksten die Strahlung im Bereich der Wellenlängen von etwa 0,4 bis 0,55 Mikron absorbiert, da dleeer Bereioh den Hauptteil der Sonnenstrahlung enthält.

Das Verfahren, sum Herstellen des Sonnenenerglekollektors nach dieser Erfindung besteht ganz allgemein darin, dass

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man eine dünne Schicht aue hitzebeständigem, dielektri-θehern Material auf eine Hetallbaeis, zum Beispiel eine Basis einer Nickel enthaltenden legierung, wie "Inoonel", aufbringt und dann über die Diffueioneeperrechicht einen dUnnen überzug aus einer "flüssiges Gold¹¹ enthaltenden Zueammeneetzung aufträgt, die eine löeliohe thermisch zersetsbare Organo-Goldverbindung, verträgliche Flussmittelverbindungen, von denen wenigstens zwei aus glaserzeugenden Bestandteilen in Ozydform beetehen, ein organisches Lösungsmittel für die Organo-Goldverbindung und zwei oder mehrere weitere verträgliche Verbindungen ron Elementen, die glaeerzeugende Bestandteile in ihrer Ozydform enthalten, wobei vorzugsweise eine dieser Verbindungen eine . Silioium-Verbindung ist, aufweist. Die Ck)Id enthaltende Zusammensetzung wird auf der Diffusionssperrschicht bei einer Temperatur eingebrannt, die hinreichend gross ist, um die Organo-Goldverbindung zu zersetzen und die Verbindungen der Elemente, welche glaeerzeugende Bestandteile in ozydisoher Porm enthalten, in ihre entsprechenden Ozyde umzuwandeln. Das Erhitzen wird bei noch grösserer Temperatur fortgesetzt, wodurch die Ozyde der glaserzeugenden Bestandteile zusammenschmelzen. Die erhitzte. Gold enthaltende Zusammensetzung wird dann auf der Diffusionssperrechioht abgekühlt, um eine dünne, die Sonnenenergie abaorbierende Empfängerechient zu erhalten, die aus einer innigen geschmolzenen Mischung von Gold und einer Glaeeorte besteht«

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Temperaturen ie Bereioh τοη etwa 250 bie 95O⁰O werden «um Erhitzen der flUaalgee Gold enthaltenden Zueaaeeneetiung angewandt· Die Verbindungen der Elemente, die glaeerseugende Beetandteile in ihrer Oxydform sind, nut Beiepiel Organo-Terbindungen τοη Silioiua, Barium, Wiemuth und Chrom, wie die Reeinate dieeer Tier Elemente« werden in die entsprechenden Oxyde 8iO₂, BaO₉ Bl₂O. und Or₂O* bei Teeperatüren τοη etwa 250⁰O bie etwa 350⁰O umgewandelt, die Organo-Oold« Terblndung wird sereetst und die Oxyde werden bei einer höheren Temperatur τοη etwa 35O⁰O bie 600⁰O sueaaaengeeohmolaen.

Die geaohaolsene Empfängereohioht nach dieeer Erfindung enthält Torsugeweise τοη etwa 80 bis 92 öew.-^t Gold und τοη etwa 8 bie 20 Oew.-> inegeeaat Oxyde, belepleleweiee Bi₂O,, Or₂O*· SiO₂ und BaO. Bieee Oxyde bilden sueamnen das Glae. Eine beToraugte eingebrannte Sohloht, die die gewüneohten optieohen Eigeneehaften beaitat, hat folgende Zueammeneetsungι

Qewlohta-*

89,5

Bh 0,4

Bi₉O. 4,5

OrjOÄ 0,3

BaO* 3,7

Die flUeeigee Oold fnthaltendt 3tte«nitneeteang, die auf die

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8perreohloht aufgebracht wird» üb dl« EmpflngersolilSAt ■α bilden, ist Torsugswelss ·1η· flüssig· Olansgold enthaltende Zusammeneetsung (liquid bright gold), su der τβτ· trtfgllohe Verbindungen dtr Elemente, «slohs la Oxydform, das hsisst sie Oxyde, dlt glaeerseugenden Bestandteils sind« stiesestst werden. "liquid bright gold" 1st al· L8-sung einer Organo-Goldverbindung bekannt, sub Beispiel als Qoldsulforssinat in einer organleohen Ziermaeee, dls ftthsrisohs Öle und ebenfalls kleinere Mengen τοη rerträgllohen Tlussaitt el verbindungen von Elementen, wie m Beispiel Hhodiua, Wiemuth und Chrom, enthält. Ein Ooldasrcaptid kann anstelle des Ooldsulforeeinate rsrwendet werden. Das flttsslge Olansgold (liquid bright gold) ergibt sins gllnssnde dUnne Sohioht, wenn se auf eine hitsebsständigs Unterlag· oder Oberfläche aufgebracht und eingebrannt wird, üb das organieohe Material aussutrelben oder auesubren« neu· "liquid bright gold" 1st besohrlebsn τοη Ohemnitlus in J. Prakt. Chea. JJl. 245 (1927) und τοη Ballard la dea US-Patent 2 490 999.

"liquid bright gold"-Zueaaasnsstsung*n enthalten dls Organo-OoldTsrbiadung Ib allgsmslnen in einer Menge, die etwa 7 bit 80 Osw.-fl Gold entspricht, wobei dls Tsrtrsgiieasn ^; ▼erbindungen der anderen nuseaittelelemente oder Mstallf _f bslspielewelse Tsa Bhodium, Obroa uns Wisauth, aorBa&srwsl·· in dieser Susasmensetsung in rslatir geringer·« Msn-

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BAD0RK3INAL

gen enthalten aInd. Die Organoverblndung dee Rhodium· 1st gewOhnlloh In einer Manga In dar ZuaammenaetBung enthalten, die etwa O₉OS bla O₉IO Gew. ^ Rhodium äquivalent 1st. Organorerbindung dee Chroma let In einer !!enge, äie 0,02 bl· 0,06 Gew.-£ ^Cr2®3 äquivalent lat und die OrganoTerbindung daa Vieauth lat In einer Menge In der Zuen—eneetsung TOrhanden, die etwa 0,10 bla 0,50 Gew.-j( Bi₂O. äquivalent iat, wobei der Heat aiia Trägereubetane beateht. / Organovarblndungen daa Nickel· odar daa Kobaltβ können, wenn gewunecht, die Verbindungen von Chrom und Wlemuth al· Fluaemlttel In der Zueammenaetsung ereeteen. Das flttaalga Olancgold lat vorsugawelae mit den verträglichen Verbindungen von Silicium und dem Baelaaetall, wie zum Beleplel Sillolumreelnat odar Bariumreeinat, In folgenden Oewichta-Terhältnlaaen Termiaohtt flUaeige GlansgoldBusammcnsetsumg von etwa 93 bla 97 Jt₉ Sllielumvarblndung, berechnet ala SlO₂, ▼on etwa 0,5 bla 2,0 £ und Baeieaetallverbindung, berechnet ala Oz/d, von etwa 2,5 bia 5,0 Gew.-^t. Anetelle der 15*11-ohen Organoverbindungen des Rhodluma, Chroma, Wiamutha odar anderer fluaamlttelelemente in dem flüssigen Glanzgold* können vertrSgliohe anorganische Verbindungen einschlieeelich Rhodlumohlorld, Chromohlorld und Wlemuthtrlehlorld odar « Wiemuthnitrat verwendet werden. Anetelle der lueliohen Organoverbindungen dee Silloluma und des Bariuma können andere Verbindungen dleaer Elemente, sum Beispiel Tetrabensylallloan und Barlumaoatat,2Ugeeetst werden.

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^BAD

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Die Sperrschicht, die auf die Metallbasis vor Aufbringung der Empfängerechicht aufgetragen wird, ist wesentlich, ua das Ineinanderdiffundieren des Goldes und des Metalles der Basis su verhindern. Wenn eine solche Diffusionseperrsohloht nicht vorhanden ist, diffundiert das Sold der Empfängerechicht in die Metallbasie, bis die Eapfängerseh£cht völlig goldfrei let. Bas Material der Diffusioneeperrechicht 1st ein hitzebeständiges Material. Beispiele fur solche Ha- w terialien sind hitzebeständige Oxyde, sum Beispiel Oeroxyd, Aluminiumoxyd, Nickeloxyd und Porzellanemaille-Fritten.

Dae Material der Siffusioneeperrschich» 1st vorzugsweise ein dielektrisches Material, das helset ein Material, das den elektrischen Strom nicht leitet c<ler einen spezifischen elektrischen Wideretand von wenigstens 50 000 Ohm besitzt. 0er Grund hierfiir 1st, daaa Metalle nicht in dielektrische Feststoffe diffundieren oder die Diffusionsgesch.v. ndigkeiten in diesen Stoffen sehr viel geringer sind als die Diffuslonsgeeohwindigkeiten von Metallen Jn nicht dielektrischen Materialien.

Das Cerozyd kann auf der Metallbaslo (!urch Niederschlagen im Vakuum, das Alumlniumozyd durch Flammenspritzen und das Nickeloxyd durch Elektrogalvanieieren und nachfolgende· Erhitzen der mit Nickel Überzogenen Basis in Luft aufgebracht werden. Diese Verfahren zum Aufbringen der Oxyde

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ItUI ί

sind bekannt. Eine bevorzugte Weise des Aufbrlngens von Aluminiumoxyd, Oeroxyd oder Nickeloxyd besteht darin, eine Lösung einer Organoverbindung dee Aluminiums, Cere oder Nickels in einem organischen lösungsmittel herzustellen, dann die Lösung Über die Metallbasis in Porm eines dünnen Films zu versprühen und nachher die aufgeaprühte Schioht bei Anwesenheit von Luft und bei Tempera» türen von etwa 300 bis 800⁰C einzubrennen, um die organischen Stoffe auszutreiben und das Ceroxyd, Aluminiumoxyd oder Nickeloxyd niederzuschlagen. Mit dieser AufsprUhmethode werden dünne Sperrechlchtfilme erhalten, die aus den oben aufgeführten Gründen bevorzugt werden. Fritten werden durch Aufsprühen der Emaille-Fritten, die in einer flüssigen Trägersubatanz suspendiert sind, auf die Metall« basis angewandt, wonaoh die aufgebrachten Fritten eingebrannt werden. Dies ist ein Übliches Verfahren. Alternativ können die Tritten als trookenes Pulver ohne eine Trägersubetanz aufgebracht werden, wobei die trockene, pulverisierte Porzellanemaille auf die Metallbaels aufgesiebt und dann eingebrannt wird. Die Verwendung von Porzellanemaille-Fr itten für die Sperrschicht wird in zweiter Linie angewandt, da es sohwierig ist, die gewUneohten kleinen Stärken mit den Fritten zu erhalten.

Die Metalle der Metallbasis sind solche, die bei Arbeitsbedingungen des Sonnenkollektorβ stabil sind, wobei Tempe-

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original

/ft

raturen bis zu 800⁰C und höher auftreten und sich diese Metalle im Hochvakuum, wie es im Weltenrau« vorhanden ist, befinden. Beispiele solcher Metalle sind eine Hiokslverbindung, die unter dem Warenzeichen "Inconel" verkauft wird, Nickel selbst, korrosionsbeständiger Stahl, Platin und Palladium. Diese Metalle haben gute Festigkeiten, sind korrosionsbeständig und laufen bei hohen Temperaturen im Hochvakuum nicht an.

Das Gold der Empfängersohicht muss notwendigerweise mit Glas gemischt sein, da ohne das Glas die gewünschten optischen Eigenschaften der Empfangersehtcht nicht erhalten werden. In der geschmolzenen Mischung 1st das Glas gleichfOrmig oder im wesentlichen gleichförmig in dem Gold verteilt. Es ist zwar nicht absolut sicher, jedoch wird angenommen, dass das Glas hauptsächlich für die relativ starke Absorption der Sonnenenergien bei Wellenlängen unter 1,5 Mikron verantwortlich ist, während das Gold hauptsächlich das geringe oder niedere Emissionsvermögen des Hirnen bestimmt. Das Gold liegt gewöhnlich in gesohmolEensa Zustand vor und ist mit Rhodium öder anderen Flussmitteln legiert·

Bb sind vorzugdweise die glaserseugenden Bestandteile, die susaamen schmelzen, um das Glas der Empfängerschlolit, das dae Sllioiumdiozyd enthält» eu bilden. Bine besonders be- ^; vorzugte flüssige Ooldsusammensetsung weist sueätslioh zu

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BAD ORIGINAL

Ji-OOc.

ΠΠ InIiIB(II οι j ft Barlunoxyd, die beide Beatandteile sind, die nomalerweiee nicht in "liquid bright gold" vorliegen, und ebenfalls Chronoxyd und Wienuthtrioxyd auf, welche Bestandteile aioh normalerweise in "liquid bright gold" befinden· Diene Ties Beatandteile sind τοη Anfang an in den "liquid bright gold" ala vertragliche Verbindungen, vorzugsweise ale Organoverbindungen, sun Beispiel als Resinate, Torhanden und werden in die entsprechenden Oxyde bein Einbrennen ungewandelt. Diese Oxyde schmelzen Susannen und bilden das dies nach den Abkühlen. In zweiter Linie kann Barlunoxyd durch einen oder nehrere andere glaserzeugende Beatandteile substituiert werden. Beispiele für diese anderen, glasereeugenden Beatandteile sind die basischen Metalloxyde, Caloiuraoxyd, Hagnesiunoxyd, Berylliumoxyd, Lithiunoxyd und Strontiuaoxyd. Anstelle Ton Siliciumdloxyd kann Gemaniunoxyd als glaserseugender Bestandteil rerwendet werden. Die oben aufgeführten glaaerzeugenden Bestandteile, die ebenfalle nornalerweiee nicht Bestandteile der "liquid bright gold"-Zueanneneet8ung sind, werden als verträgliche Verbindungen, vorzugsweise als Organoverbindungen der besonderen Elenente, zun Beispiel als Resinate derselben* sugesetst. Diese Reainate ebenso wie die Resinate des Sllloiune, Bariums und der Hu8snltteleleaente, die normalerweiee in den "liquid bright gold" vorliegen, werden durch Reaktion anorganischer Verbindungen, die diese EIe-

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mente enthalten, mit einem organischen Material, wie sum Beispiel Kolophonium (rosin), erzeugt. Die Herstellung der Reeinate ist ausführlicher in der US-Patentschrift 2 842 beeohrleben.

Die geschmolzene Mischung aus Gold und Glas der Empfänger-ι

schicht besitzt nicht nur die optischen Eigenschaften hin-

j sichtlich des gewünschten Absorptions- und ReflexionsVermögens, sondern die Kombination ist ebenfalls bei erhöhten Temperaturen bis zu 800°0 und darüber und im Hochvakuum stabil.

Beispiele von "liquid gold"-Zusammensetzungen, die gut geeignet sind, um auf die Sperrschicht duroh Einbrennen aufgetragen zu werden und um die Empfängerschicht zu bilden, werden nachfolgend aufgeführt. Beide Zusammensetzungen enthalten Silioiumreeinat und Bariumresinat als Organoverbiodüngen, die Üblicherweise in einer "liquid bright gold"-Zusammensetzung nicht vorhanden sind und als besondere Bestandteile zugesetzt werden.

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Qlanggold ("liouid gold*)—Zu8^An||T|en88tgung A

Ooldsulforeslnat, das in einer Hiaohung aus Roemarinöl, Nitrobenzol und Toluol (24 £ Au) gelöst let

Rhodiumeulforeslnat, das in einer Misohung aus Roemarinöl, Hitrobenzol und Toluol (1 1> Rh) gelöst ist

Wiemuthreeinat, dae in einer Mischung von ätherieohen, das heieet fluchtigen ölen (5 i> Bi₂O₃) gelöst ist

Chromresinat, das in einer Misohung von Cyclohexanon und Terpentinöl (3 i> Cr₉O.) gelöst ist * °

Silioiumresinat, dae in einer Mischung von fluchtigen ölen (20 £ SiO₂) gelöst ist

Barlumreeinat, daa in einer Mischung von fluchtigen ölen (13 £ BaO) gelöst ist

Asphalt, der in Terpentinöl gelöst let, (30 $> Asphalt)

Kolophonium, das in Terpentinöl gelöst ist, (50 fo Kolophonium)

Hexalin Toluol

Äthylacetat Qewiohteanteilt

13,49

1,45

3,23

0,25 0,31 1,04 1,3

1,3

1,77

0,43

0.43 25,00

"llQuid goldⁿ>Zusammensetzung B

aoldeulforeelnat, das in einer Mieohung von Roemarinöl, Nitrobenzol und Toluol (24 ^ Au) gelöst ist

Rhodiumeulforesinat, das in einer Misohung von Roemarinöl, Nltrobenaol und Toluol (1 Jl Rh) gelöst 1st

Qewiohtsanteile

8,99

0,97

- 17 «·

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"liauld ffold^Zusaaaenee-fsunjg B- (fortsetsuiur) q«wi oh tsan teile	2,13
Wlsmuthreslnat, das in einer Misohung von flttohtigen Ölen (5 £ Bi2O3) gelöst ist	0,165
Ohromresinat, daa in einer Mischung von Cyolo- hexanon und Terpentinöl (3 ^ Cr2O.) gelöst ist	0,209
Sllioitureeinat, das in einer Mischung von flUohtlgen ölen (20 £ SiO2) gelöst ist	0,692
Barluareeinat, das in einer Mischung von flüch tigen Ölen (13 * BaO) gelöst let	2,95
Asphalt, der in Terpentinöl gelöst 1st (3Ö * Asphalt)	2,95
Kolophonium, daa in Terpentinöl (50 i» Kolopho nium) gelöst 1st	3,924
Hexalin	ItO
Toluol	1.0
Athylaoetat

25,000

Mit den Ausdruck "Glas· als Bestandteil der Eapfängersohloht, wie er in dieser Beschreibung gebraucht wird, wird eine gesohnolsene, nicht kristalline Masse verstanden, die aus Siliciuedioxyd oder Germaniunoxyd und den anderen, oben aufgeführten Oxyden besteht, die in situ wflhrend dee Einbrennens gebildet werden. Unter des Ausdruck "Silikat-Olas" wird ein Glas der oben definierten Art verstanden, das Silioiuadiozjd als einen der glasbildenden Bestandteile enthält. Unter de« Ausdruck »glasbildende Beetandteile oder glas er Beugende Bestandteile¹¹ werden Silioiundioxrd oder Oernanl^aoxyd und die anderen Oxyde verstand en, die in situ wahrend daa Einbrennens gebildet werden, die »usaneen-

eohmelcen und das Glee nach den Abkühlen bilden. Unter des Auedruok "baaleohe Metalloxide".«erden die Metalloxyde Yeretanden, die in der lage eind, mit Siliciumdioxid oder Germaniumoxyd kombiniert au werden, mn ein Glae au bilden· *

Um experimentell festzustellen, ob glasenthaltende Goldeohiohten ale Oberflächen für Sonnenkollektoren brauchbar eind, iet ea notwendig, daa Reflexionsvermögen Über den WellenlMngenbereich τοη 0,4 ble 15 Mikron eu messen. Da dl· Durohläaelgkelt dieser Filme sehr gering ist, etwa 1 JC bei jader Wellenlänge, lat der Untere chi ed ewisohen der gemeaeenen reflektierten Energie und 1QO J* der elngeetrahlten Energie eine Annäherung an die Energiemenge, die bei einer beaonderen Wellenlänge absorbiert wird. Da 90 * dar Sonnenenergie in den Wellenlängenbereich τοη 0,4 bis 1,5 Mikron fällt, muss ein Qlaa enthaltender Go idf ila, um •loh ale brauohbar eu erweiaen, in diesen Bereioh wenig Energie reflektieren, daa heiaet in diesem Bereioh gut absorbieren. Um an beat Immen, ob ein solcher Film das dem puren Gold eigene geringe Balesionsrermögen besitst, wird daa Reflexionsvermögen Über den Bereich von 1,5 bie 15 Mikron geaeeeen. Wenn die Werte fUr daa Reflexionsvermögen in diesem Bereioh hoch sind, iet das Emie β ions vermögen notwendieerweiee gering, da sich diese beiden Eigenschaften gegeneeltlg auaeohlleaaen.

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Es wurden Versuche durchgeführt, um die erwünschten Absorptions- und Reflexioneeigeneohaften einer Vielzahl von Schichten darzustellen, die durch Einbrennen organischer Lösungen von einzelnen Elementen erhalten wurden, die ale Zusätze zu organischen Edelmetallösungen verwendet werden können. Diese Elemente wurden in organischen Lösungen löslich gemacht, indem zuerst geeignete Carboxylate, Alkoholate oder Meroaptide in bekannter Weise hergestellt wurden. Die Ausgangssäure, der Alkohol oder das Mercaptan wurden so gewählt, dass eine hohe Löslichkeit des Elemente, eine geringe Flüchtigkeit, rollständige Zersetzung der organischen Bestandteile beim Erhitzen und eine Verträglich- keit mit den Lösungen anderer Metalle erhalten wurden«

Es wurden Lösungen der nachfolgenden Elemente hergestellt und die daraus erhaltenen Filme wurden dann getestet.

Gold	Aluminium	Cadmium	Lanthan
8ilber	lithium	Zinn (	Magnesium
Platin	Kalium	Antimon	Wolfram
Palladium	Yttrium	Barium	Germanium
Rhodium	Chrom	OaIlium	Kupfer
Ruthenium	Mangan	Ncoflym	Rhenium
Iridium	Elsen	Praseodym	Uran
Bor	Nickel	Slob	Molybdän
Kobalt	Zink	Cer	Indium
Silicium	Tantal	Blei	Phosphor
Calcium	Strontium	Wieiruth	Natrium
Vanadium	Zirkon	Titan

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Die Herstellung der Lösungen umfasst die Verdünnung mit aromatischen Lösungsmitteln und flüchtigen ölen sowie den Zusatz von Lösungen aus Asphalt, Kolophonium und ge-

schwefelten Kolophonium. 26 cm Natronkalkglas mit einer Stärke von 1,59 mm wurden mit einer Reinigungslösung in einer Haushaltswaschmaschine gewaschen. Bas Glas wurde in der Maschine getrocknet und nicht an der Oberfläche, die besohiohtet werden sollte, berührt. Bas Glas wurde dann in eine Zentrifuge in einem staubfreien Raum gebracht, in welchem ein Überdruck aufrecht erhalten wurde, indem Luft durch ein Filter in diesen Raum geblasen wurde. Das Glas wurde dann mit einer KamelhaarbUrste leicht abgestaubt. Die aufzubringende Lösung wurde etwa auf die Mitte des Glases getropft während dieses sich mit 1 550 Umdrehungen pro Minute drehte. Es war lediglich nötig zu beobachten, dass überschüssige Lösung von den Kanten abgeschleudert wurde. Das Glas wurde hierauf aus dtr Zentrifuge herausgenommen und in dem staubfreien Raum belassen, um zu verhindern, dass der Staub der Luft die nooh klebrige Schicht berührt·. Wenn * eine Anzahl Proben überzogen worden war, wurden sie abgedeckt und in einen elektrischen Ofen gebracht« Dann würden sie auf flaohe, hitzebestandige träger gelegt und in Luft auf eine Spitzentemperatur von 6pQ° 0 gebrannt. Der gesamte Zyklus in dem Ofen betrug 1,9 Stunden, wobei das Glas auf der Spitzentemperatur 10 Minuten lang belassen wurde.

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Unter Blnbrennbedingungen, die bei diesen Versuchen angewendet werden, wurden von allen KLenenten, die Oxyd· bilden» die stabilsten Oxyde erhalten. Bei Verwendung von Gold und Platin wurden spiegelnde Sohiohten bei Temperaturen von 300 bis 400° erhalten» die Jedoch swlsohen der letztgenannten Temperatur und 600° C wieder zerstört wurden. Diese Zerstörung fUhrte zu einen Verlust dor spiegelnden Oberfläche und au einen Verlust an elektrischer Leitfälligkeit, Unter VergrOsserung in Mikroukop zeigte sich, dass die glatten Schichten in diskrete Metallbereiche zerbrachen und hoohtranaparent wurden» Von den Sohiohten, die aus den 47 lösungen erhalten wurden, zeigten nur die Sohichten die Kobalt, Mangan, Eisen, Kupfer, Uran und Palladium enthielten eine genügende Zunahme der Absorption bei unterhalb 1,5 Mikron, was durch eine Abnahme der Durchlässigkeit bei 1,t> Mikron, die mit einem Beokman-DU-Inetruaent genessen , wu-rde, festgestellt wurde, um eine direkte Messung des Reflexion·« Vermögens zu vermeiden ■> Die restlichen vierzig Sohiohten, einsohlieeolioh derjenigen aus Gold und Platin, zeigten nicht das erforderliche Absorptionsvermögen bei und unterhalb 1,5 Mikron. Die Sohiohten jedoch, die aus Kobalt, Mangan, Bisen» Kupfer, Uran und Palladium erhalten wurden» zeigten nicht das gewünschte, gute Reflexionsvermögen Über 1,9 Mikron, sondern zum eröeeten Teil ein abnehmendes Reflexionsvermögen» wie aus der folgenden Tabelle Z hervorgeht.

21· -

909883/0411

U67733

Tabelle

Spi egelreflexion	Co	bezogen	auf einen ebenen	Kn	Pe	polierten Alumi-	U	Pd
	12	niumapiegelt	12	14		14	17
Wellenlänge	9		10	13	Jt Reflexion	11	20
in Mikron	8	11	16	Cu	6	25
0,4	12	9	6	12	6	25
0,5	6	11	11 '	5	8	25
0,6	9	14	14	3	10	19
0,8	16	16	17	3	10	15
1.0	22	17	17	6	10	13
1.2	22	15	17	9	10	11
1.4	21	14	16	9	10	10
1,6	20	13	15	9	9	10
1.8	19	12	15	9	7	9
2,0	19	11	15	9	7	8
2,2	17	9	12	8	6	6
, 2,4 *	12	8	10	8	4	5
2*6	14	7	10	8	4	5
2,8	14	7	11	7	3	5
3,0	7	7	9	5	3	4
3.2	12	6	9	5	3	6
3i4	10	5	7	5	1	5
3.6		€
3.8	5
4.0	6

Die «beigefügte Zeichnung zeigt einen cchematiscfccr schnitt eineβ Sonnenenergiekollektore nach dieser Erfindung.

Der in dieser Zeichnung dargestellte Sonnenenergiekollektor 5 beeitet eine Mstalllasis 6, die eine Platte oder

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Vl-

Schicht aus der Nickellegierung "Inconel" ist· Die Abmessungen dieser Platte sind» Stärke 1,59 mm, länge: 5,08 om und Breite: 5,08 om. Eine Sperrschicht 7 aus hitzebeetän- digem dielektrischem Material, wie zum Beispiel Ceroxyd, befindet sich auf der Basis 6 und ist Bit dieser fest verbunden. Die Sperrschicht 7 hat eine Länge und eine Breite, die den entsprechenden Ausmassen der Basis 6 entspricht« Sie Stärke der Sperrschicht ist 1 000 Angström-Einheitsn, eo dass ein guter Wärmeübergang von der Empfängerschioht Ψ zu der Iletallbasis nicht verhindert wird« Die Empfängerschioht 8 befindet sich auf der Sperrschicht 7 und ist mit dieser fest verbunden. Diese Schioht 1st ununterbrochen und besteht aus einem geschmolzenen homogenen innigen Ge- * misch von metallischem Gold und einem Silikatglas. Das Glas ist gleichförmig in dem Gold verteilt oder mit diesem homogen gemischt. Die Empfängerschicht 8 besitzt eine gleichmassige gelbe Farbe, die sich ganz durch die Schicht erstreckt und von dem Gold herrührt. Das Silikatglas ist aus glaserzeugenden Oxjden hergestellt, die in situ während des Einbrennens gebildet werden, wie oben beschrieben wurde. Die Empfängerschicht 8 besitzt eine Stärke von 1 800 Angetröm-Einheiten und ihre Länge sowie Breite entsprechen den gleichen Abmessungen der Sperrschicht 7. Die drei Schichten haften durch starke Bindungen aneinander und bilden eine integrale Einheit. Wenn der Sonnenenergiekollektor 5 zur Erzeugung von thermoelektrische!!! Strom beispielsweise

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U67733

In einem Raumschiff oder einer Rakete verwendet wird» befindet Bioh die heieee Verbindungeteilβ eines Thermopurs oder Thermoelemente in Berührung mit der Metallbaais 6. Geeignete Thermoelemente fUr eine eolohe thermoelektrisohe Betriebeweiae besitzen beispieleweite Thermopaare, deren zwei Schenkel aus leicht untersohledliohen Wiemuth-Tellurid-Zusammeneetzungen bestehen, oder Thermopaare, deren zwei Schenkel leicht untersohiedliohe Blei-Tellurid-Zusammensetzungen aufweisen.

Die in Tabelle II zusammengestellten Werte zeigen die optischen Eigenschaften in dem zur Diskussion stehenden Wellenbereich von Schichten auf Frobegläaern, die durch Aufbringen dieser Schichten und Einbrennen der "liquid gold"-ZuBammensetzung A, die oben näher bezeichnet wurde, erhalten wurden. Die Schicht hat eine Stärke von etwa 1 800 Angström-Einheiten.

Tabelle II

Spiegelreflexion, bezogen auf einen ebenen polierten Aluminiumspiegel in Prozenten

Wellenlänge in	£ lleflexion	ü Absorption
Mikron
0,4	55,6	44,4
0,5	29,4	70,4
0,6	47,5	52,5
0,8	49,2	50,0

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H67733

Wellenlänge in	% Reflexion
Mikron
1.0	63,3
1.2	74,7
1.4	86,0
1.6	88,5
1,8	89,2
2,0	91,8
2,2	93,5
2,4	93,8
. 2,6	97,0
2,8	90,0
3,0	93,0
3,2	94,5
3,4	90,3
3,6	95,6
3,8	93,5
4,0	97,2
5,0	98
6,0	99
8,0	98
10,0	98
12,0	99

Tabelle II (Fortsetzung)

υ Absorption

36,7 25,3

14,0

14,0 99

15,0 100

Die in Tabelle II aufgeführten Werte zeigen, dass die Sohioht am meisten Energie in Wellenlängenbereichen unter 1,5 Mikron absorbiert, wobei die stärkste Absorption bei 0,5 Mikron erfolgt, was die Wellenlänge der maximalen Sonnenstrahlung ist. 01· Tabelle II zeigt ebenfalls, dass der

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I4D//.4J

Vila bat Wellenlängen gröeeer al· 1,5 Mikron weeentlioh ■•br BBergie reflektiert alt bei Wollenlanfen unter 1,5 Mikron· Dieee· Brgebnle wird aageatrebt.

Sie oftlaohen licenoohafton in d« Mr Diekueeion etehenden WeI litiltigenpereloh, dl· 8ohiohten β «igen, die auf Frobeelteer «ufeebraoht und eingebrannt wurden, wobei die "liquid fOld^a->StteaaaenaetEung B,- die oben naher definiert wurdet verwendet wurde, Bind la tabelle IXX unten dargeeteilt. Uleae Soaleatea beeaeeen eine. Starke τοη etwa 1.850 aagetröa-Binheiten.

tabelle IXI

Splegelreflexion la Prosenten, beaogen auf einen ebenen,

polierten Alwtntuaeplegel

ft Abeorptlon

0,4 0,5

0,8 1.0

.nt

n6

57,0	43
51 ·0	69
33.7	66,3
52,2	46,8
61,2	38,8
72,7	27,3
82,0	18,0
96,0
96,7
96,6
95.5

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909883/0492

	Ü-ÖU2	U
		Tabelle III (Fortsetzung)
	WellenläneeiMikron)	f Reflexion tf Absorvtlon
	2,4	95,0
	2,6	97,8
	2,8	94,5
	3,0	81,7
	3,2	81,0
	3,4	91,8
	3,6	91,6
	3,8	87,2
	4,0	84,2
I	5,0	99
ψ	6,0	100
	Θ,Ο	102
	10,0	102
	12,0	103
	14,0	103
	15,0	103

Aus den Werten in Tabelle III geht hervor, dass dls Sohloht wesentlich mehr Energie bei Wellenlängen unter 1,5 Mikron als bei Wellenlängen Über 1,5 Mikron absorbiert und dass das Maximum der Absorption bei Wellenlängen ron 1,5 Mikron liegt· Dies ist die Wellenlänge der maximalen Sonnenstrahlung. Die Tabelle III zeigt ebenfalls, dft·· dls Schicht, wis gewünscht, ein höheres ReflexlonereraQgea bei Wellenlängen Über 1,5 besitzt ale unterhalb dieses Wertes.

Anband dsr Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.

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Beispiel I

Eine 26 om grosse Platte aus "Inoonel" mit einer Stärke von 1,59 mm wurde geschliffen, bis die Oberfläche eine Rauhheit von 5 Mikroinoh besaee. Ceroxyd wurde im Vakuum auf die geschliffene Oberfläche in einer Menge aufgedampft, die durchschnittlich 5,2 mg/cm betrug. Sie "liquid gold"* Zusammensetzung B wurde so auf die Geroxydfläche mit einer kleinen KfunelhaarbUrste aufgebracht, dass 6.ie Goldlösung nicht mit den freien Kanten der "Inconel^-Unterlage in Berührung kam. Der Goldfilm wurde in Luft eingebrannt, wobei nach und nach eine Temperatur von 600⁰C angewandt und diese Temperatur 10 Minuten lang beibehalten wurde. Hierauf wurde die Schicht langsam auf Lv mtemperatur abgekühlt. Bas Abkühlen erfolgte in einem elektrischen Kühlofen während einer Gesamtdauer von 1 1/2 Stunden. Das Reflexionsvermögen dee Glases, das den Goldfilm enthielt, wurde gemessen und mit dem Reflexionsvermögen von Magnesiumoxid in P3Ziehung gesetzt, indem ein Registrierphotometer von General Sleotrio verwendet wurde. Die Probe wurde dann auf 700⁰C in einem Vakuum von 0,3 x 10*"' mra Hj 50 otimden lang erhitzt und er* neut gerea&sn* Es wurde kein wesentlicher Unterschied des Reflexionsvermögens in dem Bereioh festgestellt, in dem die Sonnenstrahlung ein Mnximum beträgt·

- 2β.-

909883/0A92 ^BA°OFUQi_NAL

Wellenlänge in	Nach dem Einbrennen	Haoh dem Erhitzen
Mikron	in Luft	auf 7000O im Vakuum
0,430	17,5	17,5
0,500	18,0	19,0
0,550	51,0	33,0
0,600	37,5	•'1,0
0,650	41,0	46,0
0,700	44,0	50,0
0,750	48,0	53,0
0,800	52,0	56,0
0,850	54,0	;>-ί,0
0,900	57,0	60,0
0,950	60,0	61,0
1,000	62,5	63,5

Iljl i-ULA-AJL IL

Di 3 Maeanahmen von Beiapial I wurden .vied&rtolt, mit Ausnahme, dass Ceroxyd in einer anderen Weise aufgebracht wurde, die wesentlich einfacher als 'as Aufdampfen im Vakuum ist. Ee wurde dabei die nachfolgend beschriebene organinohe Lösung von Cor verwendet.

Cerreeinat, das in einer Misch in^ von

Roemarinöl, Nitrobenzol luxu Toluol

(5 f° CeO₂) gelöst v/ar 36,0 _;

Kolophonium, das in Terpentinöl (50 $> Kolophonium) gelöst war 27,0

Rosaarinöl 9,0

Hexalin 909883/049J ^9t0

Toluol 9.0

te*D ORIGINAL·

Sie aioh ergebende klare braune Lösung enthielt 2 $> Cer, bereohnet als 0e02* Diese Lösung wurde auf die geschliffene "Inconel"-Ünterläge mit einer kleinen Luftbürste und einem Luftdruck von etwa 1,4 kg/cm aufgetragen. Der organisohe Uberrug wurde darauf in elnei» dünnen, fest hai'tenden irisierenden oder schillernden CeroxydfVία umgewandelt, indem das in Beispiel I oben beschriebene Einbrennverfehren durchgeführt wurde. Sechs sehr dinne Überzüge wurden auf diese Weise aufgebracht, um eine vollständig sperrende Oeroxyddiffusionasohioht von etwa 800 ingströr * rke au erhalten. Die Oold-ZueammenaetEung B wurde dann aufgebracht und in der oben beschriebenen V/ei se eingebrannt. Der auf diese feiee erhaltene Sonnenkollektor wurde r.erteaeen, 50 etunden lang in einem Vakuum von 0,5 x 10"⁵ mm Hg, einer Temperatur von 70O⁰O auegeeetet und erneut gemeesen. Der Snertgiesfjuelwirkungsgraft der nusammeneetsung war nach dem Erhitzen im Vakuum etwas gröaser, wie aus nachfolgender Tabelle hervorgeht.

Wellenlänge in

0,430
P, 500
0,550
0,600
0,650
0,700
0,750
0,800
0,8$0

- 30 «.

909883/0492

Haoh dem einbrennen	Nach de-n Erhitsen
in Luft	auf TOO0C im Vakuuu
19,0	7,0
20,0	,0
32,0	20,0
38,5	30,0
, 43·0	38,5
45,0	45,0
47,5	50,0
«9,0	5*>,0
52,0	56,0

⁰HQfNAL

Q3L

Wellenlänge in	Nach dem Einbrennen	nach den Erhitzen
Mikron	in Luft	auf 7000C im Vakuum
0,900	54,0	58.5
0,950	5v>,5	60,0
1,000	59,0	61,5

Beispiel III

Din in Beispiel II beschriebenen Hassnahmen wurden wiederholt, mit Ausnahme, dass statt 6 Überzügen, die aus der organischen Cerlöoung hergestellt wurden, nur 2 aufgebracht wurden. Dadurch ergt.b sich eine Sperrschicht von etwa 300 Angström-Einhelten. Es wurde gefunden, dass ein auf diese Weise hergestellter Sonnenkollektor eine gute Stabilität zeigte, nachdem er 50 Stunden ang in einem Vakuum von 0,3 χ 10 mm Hc einer Temperatur von 60O⁰O ausgesetzt wurde. Es wurde im wosrntlichen k-iine Änderung des Reflexionsvermögen nach dieser Behandlung festgestellt« Diese dünne Dlffu8ionssperrschicht konnte Ireine merkliche Änderung des ReflexIonsVermögens der glasenthaltenden Goldechieht verhindern, wenn sie auf 700⁰C 50 Stunden lang unter demselben , Vakuum erhitzt wurde. Diese Versuche zeigen, dass extrem dünne Ceriumoxyd-Siffusionsschichten, die aus organischen Lösungen niedergeschlagen werden, Lei einer Erhitzung auf 60O⁰C längere Zeit lang wirksam bleiben und dass bsi einer Erhitzung auf 700⁰C etwas mehr Oeriuaoxydschiohten erforderlich sind, um diese Wirksamkeit zu erhalten. Infolge der leichten Aufbringbarkelt der organischen Lösungen könnln die

.- 31 - 909883/0492

richtige Anzahl von Überzügen aufgebracht und damit die Vorrichtung den besonderen Betriebsbedingungen rr·gepasst werden·

Beispiel IV

Um sehr dünne Aluminiumo^yl-Oiffugionsaperrschiohten zu erhalten, wurde folgende Lösung hergestellt:

Aluminiumresinat, das Xn einer Misohung von Rosmarlnöl, Nitrobenzol und Toluol (5 ψ Al₂Ot-) gelöst war 33,3

Kolophonium, das in Terpentinöl (50 # KoIo-

phoniun) gelöst war · 33»3

Rosmarinöl . 11,1

Hexalin 11,1

Toluol 11.2

10O₁O

Die dunklo braune flüssige Löarng, die sich nach dem Mischen er/gab, enthielt 1,67 f> Älumiriiuja, berechnet als AIgO*. Veruuohe mit 2, 4 und 6 Überzügen, die aus dieser organischen Aluminiumlösun/5 h-;i_;eateilt wurden, indem diese Lösung aufgebracht und in wen anti ic? ten wie in Beispiel II beschrieben v>ird» eingebrannt wurde, ergaben, dasj Aluminium-' oxyduperrochichten von etv/a 300 Angetrtfm-Elnheitan 'Stärkt wirk sam eine Änderuzig des Reflexior^vormögenr einer glaeen thai tend en Gnld-Sonnenkollektorsr:hioht bei einav Erhitzung auf 60O⁰C bO Stunden lang im Hochvakuum verhinderten. Etwaa

- 32 «.

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dickere Aluminlumozyddiffusionsachichten waren notwendig,' um eine merkHohe Änderung der optischen Eigenschaften des Sonnenkollektor bei einer Erhitzung auf 800°0 30 Stunden lang im Hochvakuum zu verhindern. In diesem Pail wurde gefunden, dass 4 und 6 Überzüge der oben beschriebenen organischen Aluminiumlösung genügten. Es ergab sich dabei eine Diffusionssperrschicht mit einer Stärke von etwa 500 bis 800 Angström-Einheiten.

Beispiel J

Ein Sonnenkollektor wurde durch Aufgnlvanisieren von Nickel auf eine Platinfolie von 0,102 mm Stärke hergestellt. Das aufgebrachte Nickel hat eine Stärke von 0 025 mm und wurde danaoh ganz in Nickaloxyd umgewandelt, indem es i*i luft auf 800°0 48 Stunden lang erhitzt wurde. Die "!liquid gold"-Zueammensetzung A wurde auf das ITickeloxyd aufgebürstet. Nach dem Einbrennen in Luft ergab sich ein glasenthaltandor Goldfilm mit einer Stärke von etwa 1 800 Angström-Elnheiton. Die sich daraus ergebeido Zusammensetzung war für einen kontinuierlichen Betrieb bei 700⁰C geeignet«

Beispiel YX

Ein Sonnenkollektor unter Verwendung von Porsellanemaille~ Tritten als Diffusionssperrschicht wurde auf folgende Weise

BAD ORiGlNAL - 33 -

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U67733

hergestellt: Gehonetes "Inconel" mit einer Oberflächenfeinheit von 2 Mlkrolnohes wurde mit einer Wassersuspension von Poreellanemaille-Fritten, eine "National Bureau of Standards /ritte Hr. A 418", besprüht. Die Fritten wurden auf das "Inoonel" duroh Einbrennen bei 1 010⁰O 3 Mlnuton lang aufgesohmoleen· 2 dünne Schichten wurden In zwei Stufen aufgebrannt, um eine Oesamt-Prittenetärke von etwa 0,051 mm zu erhalten. Die "liquid gold"-Zusammensetzung B wurde aufgebürstet und bei Anwesenheit von Luft nach und naoh auf 600⁰C erhitzt und 10 Minuten auf dieser Temperatur belassen-. Ein spiegelnder, fest haftender glasenthaltender Goldfilm entstand. Dieser Sonnenkollektor änderte sein Reflexionsvermögen naoh 30 Stunden Erhitzung auf 600⁰C in einem Vakuum von 0,3 x 1O^-* mm Hg nicht»

Beispiel VII

Sin Sonnenkollektor wurde hergestellt wie in Beispiel VI, wobei anstelle von "Inoonel" korrosionsbeständiger Stahl als Unterlage verwendet wurde. In diesem /alle wurde dritte A 418 bei 9OC⁰C 3 Minuten lang eingebrannt. Die resultierende Zusammensetzung war für kontinuierlichen Betrieb bei 700⁰C geeignet.

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Claims (10)

Patentansprüche

1. Sonnenenergiekollektor, gekennzeichnet duroh eine metallische Baeis, eine dünne .Sonnenenergie absorbierende Empfängerschicht über der metallischen Baeie, die de* Sonnenstrahlung ausgesetzt wird und die aus einer innigen geschmolzenen Mischung aus Gold und einem Glas oder

einer Glaseorte besteht, und durch eine dünne SperΓΙ

^F schicht aus hltscbestSndigem Material zwischen der metallischen Eaeis und der Empfängerschicht, welche Sperrschicht das Ineinnnclerdi:'fundieren des Goldes und des Metalls der Basis verhindert.

2. Energiekollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas ein Silikatglas ist» das durch Zu« aaamensohnelzen von glaserzeugenden Bestandteilen eineohliesslich Siliciondioxyd in situ gebildet rird und dass die Schmelze abgekühlt wird.

3. Energiekollektor, gekennzeichnet duroh eine Metallbauis, eine dünne Sonnenenergie absorbierende Bmpfängereohicht über der Metallbnsis, die der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist, und die aus einer Innigen geschmolzenen Mischung aus Gold und einem Silicatglas, das im wesentlichen gleichförmig in dem Gold verteilt ist, besteht, wobei

BAD ORIGINAL - 35 -

i, 909883/0492

die Empfängersohicht ein hohea Absorptionevermögen und ein geringes Reflexionsvermögen im Bereioh der Wellenlängen kürzer als 1,5 Mikron besitzt, und durch eine dünne Sperrschicht aus einem hitzebeständigen dielektrischen Material zwischen der Basis und der Empfängersohioht, die ein Ineinanderdiffundieren von Gold, und des Metalls der Basis verhindert.

4* Energiekollektor naoh Anspruoh 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas ein Silikatglaa ist, welches duroh Zusammensohmeleen der glaserzeugenden Bestandteile in situ gebildet wird und Siliciumdioxid sowie Bariumoxyd aufweist, und dass die geschmolzene Mischung abgekühlt wird.

5« Energiekollektor nach Anspruoh 3» dadurch gekennzeiohnet, dass das Silikatglas duroh Zusammenschmelzen der glaserzeugenden Bestandteile, die in situ während des Einbrennens gebildet werden und Siliolumdioxyd, Bariumoxyd, Wismuthtrioxyd und Chromoxyd enthalten, und duroh Abkühlen der Schmelze erhalten wird·

6. line rgiekollek tor nach Anspruoh 3, daduroh gekennzeichnet:, dass die Empfangorschicht von etwa 80 bis 92 Gew. Gold und von etwa 8 bis 20 öew.-# Silicatglas enthält.

" ³⁶ * 909883/0493

14677

3«

7· Energiekollektor nach Anspruch 3, daduroh gekennaeiohntt, dass die Sperrschicht eine Stärke von awleohen etwa 200 und etwa 1000 Angström-Einheiten besitzt.

8. Energiekollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängeroohicht eine Stärke nicht Über etwa 2000 Angetröm-Einheiten besitzt.

9* Energiekollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Sperrschicht aus Oeroxyd besteht.

10. Energiekollektor nach Anspruch 3« dadurch gekennzeichnet» dass die dünne Sperrschicht aus Aluminiumoxyd besteht.

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909883/0492 ORIGINAL INSPECTED