Przedmiotem wynalazku jest kolektor promie¬ niowania, wykonany w postaci ukladu warstwo¬ wego z podlozem pochlaniajacym promieniowanie i warstwa przeciwodblaskowa. Warstwa ta powo¬ duje tlumienie odbicia ukladu warstwowego absor¬ bujacego fotony, przez co znacznie ogranicza straty spowodowane odbiciem.Sprawnosc przetwarzania energii swietlnej na cieplo zalezy od stosunku ilosci energii swietlnej pochlanianej do ilosci energii ponownie wypromie- niowanej lub odbitej. Metale, które sa dobrymi przewodnikami ciepla, pochlaniaja praktycznie fale o wszystkich dlugosciach, przy czym jest odbijana znaczna czesc promieniowania. Powierzchnie silnie odbijajace maja zarówno mala absorpcje, jak i nie¬ wielka emisje.Dotychczas kolektory promieniawania wykony¬ wano w postaci ukladów wielowarstwowych, w których jedna warstwa ma wlasnosci pochlania¬ jace, a druga, przeciwodblaskowe.Z opisu patentowego Szwajcarii nr 593 462 znany jest kolektor promieniowania, majacy powierzchnie zmniejszajaca odbicie, która ma liczne, mikrosko¬ pijnie male igielkowe wystepy.Znane jest wytracanie metalu w fazie parowa¬ nia, wskutek czego powstaje matowa strukturalna powierzchnia. Powierzchnie te tworza szczelnie przylegajace mikroskopijne pagórki i okresla sie ja jako powierzchnie mikropagórkowata. Warstwa stanowiaca te mikropagórkowata powierzchnie jest 10 20 ziir.cznie ciensza niz warstwa dendrytyczna i lat¬ wiejsza w wykonaniu.Uzyskano w ten sposób powierzchnie absorbu¬ jace fotony, których skutecznosc jest znacznie wyzsza niz w przypadku dotychczas znanych ko¬ lektorów promieniowania, ale jest jeszcze zbyt niska.Celem wynalazku jest podwyzszanie jakosci ko¬ lektora przez opracowanie warstwy przeciwod¬ blaskowej, która bedzie powodowac tlumienie od¬ bijania na powierzchni absorbujacej fotony.Cel ten osiagnieto przez wykonanie podloza ko¬ lektora z wolframu, a warstwy przeciwodblasko¬ wej — z tlenku wolframu, korzystnie z anodyzo- wanego tlenku wolframu, przy czym górna po¬ wierzchnia kolektora ma strukture mikropagórko¬ wata lub dendrytyczna.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia warstwe zmniejszajaca odbicie, fig. 2 — wykres odbicia w funkcji dlugosci fali swietlnej dla trzech rodzajów powierzchni kolektora, fig. 3 — wykres zaleznosci odbicia od dlugosci fali dla róznych katów padania swiatla, fig. 4 — wykres zaleznosci dlugosci fali swiatla od grubosci warstwy tlenku wolframu na absorpcyjnym podlozu wolframu w obszarze mak¬ symalnej absorpcji.Zgodnie z wynalazkiem warstwa przeciwodblas¬ kowa 1 z materialu przezroczystego optycznie dla okreslonej dlugosci fali, ma powierzchnie Z, rów- 119 116119 116 nolegla do powierzchni 3 podloza 9 absorbujacego fotony. Grubosc 4, warstwy dobiera sie w zalez¬ nosci od dlugosci fali swiatla padajacego.Warstwa przeciwodblaskowa jest wykonana z tlenku metalu stanowiacego podloze pochlania¬ jace, przy czym dla uproszczenia na fig. 1 przy¬ jeto, ze powierzchnie warstwy przeciwodblasko¬ wej 1 i podloza 9 sa gladkie. Swiatlo padajace na powierzchnie 2 ma skladowe odbicia 5, 6, 7 i 8 (dalszych skladowych nie pokazano). Swiatlo od¬ bite od powierzchni 3 zostaje wzmocnione lub oslabione wskutek interferencji ze swiatlem z wczesniejszych odbic, padajacym z powierzchni 2 ponownie w dól.Wielkosci charakterystyczne warstwy przeciw¬ odblaskowej, to znaczy grubosc i wspólczynnik za¬ lamania nalezy dobrac tak, aby dzialanie odbicia od powierzchni 3 bylo równe poczatkowemu odbi¬ ciu swiatla padajacego od powierzchni 2.Warstwa przeciwodblaskowa 1 umozliwia ab¬ sorpcje calego promieniowania w zadanym zakre¬ sie dlugosci fal i odbijania promieniowania o nie¬ pozadanej dlugosci fali przy utrzymaniu wielkosci energii odbitej na mozliwie najmniejszym pozio¬ mie zadanego zakresu. Istotne sa przy tym odbicia od obu powierzchni warstwy, przeciwodblasko¬ wej 1, grubosc tej warstwy, zarys wzglednie fak¬ tura powierzchni, wspólczynnik zalamania war¬ stwy przeciwodblaskowej 1 i wspólczynnik zala¬ mania materialu pochlaniajacego.Korzystne jest zastosowanie powierzchni war¬ stwy i podloza o strukturze surowej, teksturowa¬ nej, gdyz swiatlo padajace prostopadle zostaje odbite na bok lub ukosnie do kierunku padania wiecej niz jeden raz zanim moze opuscic te po¬ wierzchnie do dolu w kierunku podloza. Teksturo¬ wane powierzchnie podloza i warstwy przeciw¬ odblaskowej zapewniaja lepsza absorpcje szerszego pasma dlugosci fal, niz zwykla warstwa odbija¬ jaca na gladkiej powierzchni metalu, która jest skuteczna selektywnie tylko w waskim zakresie.Na figurze 2 jest przedstawiona zaleznosc odbicia R tótal °^ dlugosci fali, przy czym krzywa kres¬ kowa obrazuje te zaleznosc dla podloza z wolframu pokrytego warstwa przeciwodblaskowa z anody- zowanego wolframu o powierzchni gladkiej, punk- towó-kreskowa dla powierzchni mikropagórkowa- tej, a ciagla dla powierzchni dendrytycznej.Jak widac, warstwa przeciwodblaskowa wyka¬ zuje najwieksza absorpcje w sasiedztwie dlugosci fali X = 0,62 pm. Jak wiadomo, ta dlugosc fali od¬ powiada maksimum emisji slonca.Zgodnie z logarytmiczna podzialka na fig. 2 pod¬ loze z wolframu pokryte dendrytyczna warstwa przeciwodblaskowa z anodyzowanego tlenku wol¬ framu pochlania 99,94% ilosci swiatla padajacego przy 0,55 ^um.Figura 3 obrazuje skutecznosc warstwy przy swietle padajacym pod róznymi katami na wolfra¬ mowe podloze z dendrytyczna warstwa przeciw¬ odblaskowa. Przedstawiono odbicie calkowite w funkcji dlugosci fali swiatla dla róznych katów padania. Najwieksze pochlanianie wystepuje nie¬ zaleznie od kata zawsze przy tej samej dlugosci fali. 20 25 30 40 W tabeli 1 podano praktyczne wartosci wspól¬ czynnika zalamania, ekstynkcji i odbicia dla ma¬ terialu W03 (trójtlenek wolframu) jako powloki przeciwodblaskowej na dendrytycznej powierzchni podloza wykonanego z wolframu. 11 n k Ti r2 [(ri)—(r2)]2 Tabe W 3,43 2,96 — — — 'la 1 WO3 2,26 0,0 — — — W—WO3 . — 0,386 0,496 0,012 50 55 gdzie: n — wspólczynnik zalamania k — wspólczynnik ekstynkcji ri,r2 — wspólczynniki odbicia poczat¬ kowych promieni skladowych [(ri)—(r2)]2 — zadane minimalne odbicie przy dlugosci fali, do której jest dobrana odpowiednia grubosc warstwy przeciwodblaskowej.Tlenki na podlozu tworzy sie najkorzystniej przez anodyzowanie, przy czym grubosc warstwy jest scisle uzalezniona od wielkosci przylozonego napiecia. Na warstwy przeciwodblaskowe stosuje sie tlenki metali takich jak wolfram, molibden, hafn, wanad, tantal i niob. Tabela II podaje gru¬ bosc 4 warstwy przeciwodblaskowej, utworzonej droga anodyzacji wolframu, w zaleznosci od przy¬ lozonego napiecia.Tabela 2 Napiecie (V) 20 25 30 35 40 Grubosc (^m) 0,035 0,045 0,055 0,065 0,075 Przy próbach wykonano anodyzacje powierzchni mikropagórkowatej z wolframu w kapieli kwasu fosforowego przy napieciu 30 V. Powstaje przy tym trójtlenek wolframu (WO3) o okreslonej gru¬ bosci. Stosunek zdolnosci pochlaniania promienio¬ wania padajacego do ilosci wypromieniowanej z powrotem, tj. ale, wynosi dla tej powierzchni przy 150°C 3,9. Tabela 3 podaje skutecznosc takiej powierzchni obliczona w porównaniu do normal¬ nego ciala czarnego dla róznych temperatur.Tabela 3 Tempera¬ tura 50°C 1 75°C 100°C 150°C 1 200°C Skutecznosc ' wolfram 80% 75% 68% 51% 26% | cialo czarne 32% 12% 0 i 0 0 Promieniowanie odbite wolfram 0,015 0,020 0,027 0,044 0,069 1 cialo | czarne 0,065 0,083 0,1125 0,1 0,1119 116 Jak widac, az do 150°C skutecznosc jest wieksza od 50%. W taki sposób mozliwe jest zastosowanie warstwy przeciwodblaskowej równiez w kolek¬ torach o powierzchni nieregularnej.W wiekszosci przetworników energii slonecznej pozadane jest uzyskanie absorpcji ponad 90% widma slonecznego. Nie nadaje sie do tego ani gladki metal, ani metal o surowej powierzchni, ani tez zwykle warstwy przeciwodblaskowe. Su¬ rowa powierzchnia metalu, np. slabo odbijajacy wolfram z warstwa przeciwodblaskowa dostoso¬ wana do struktury powierzchni osiaga jednak taki wynik. 10 15 Zastrzezenia patentowe 1. Kolektor promieniowania skladajacy sie z ukladu warstwowego z podlozem pochlaniajacym i warstwa przeciwodblaskowa, znamienny tym, ze podloze (9) jest wykonane z wolframu, a warstwa przeciwodblaskowa z tlenku wolframu, wytworzo¬ nego korzystnie przez anodyzowanie podloza (9). 2. Kolektor promieniowania wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze warstwa przeciwodblaskowa ma górna powierzchnie (2) o strukturze mikropa- górkowatej. 3. Kolektor promieniowania wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze warstwa przeciwodblaskowa ma górna powierzchnie (2) o strukturze dendry- tycznej.\ T \/\A/\ •£-= M M/*i») ' 0.03 0.04119 116 io-o 10^ RIDTAl ,D-4| 1_ _i r „ i u 0.4 .5 .6 ,9 l.Q 1.1 1.2 X (jrn) OZGraf. Z.P. Dz-wo, z. 74 (100+15) 8.83 Cena 100 zl PL PL PL PL PL PL PL PL