TWI543867B - 以基於用短纖維增強的樹脂的複合材料的太陽能反射器及其在太陽能設備中的用途 - Google Patents

Description

以基於用短纖維增強的樹脂的複合材料的太陽能反射器及其在太陽能設備中的用途

本發明有關以覆蓋有反射光的層的基於用短纖維(切斷纖維，cut fibre)增強的熱固性或熱塑性樹脂的複合材料的太陽能反射器、該反射器的製造方法和該反射器在用於多種應用如聚光太陽能動力設備(concentrated solar power plant)的太陽能收集器中的用途。

儘管全球能量需求不斷增長，但容許產生能量的許多化石資源的儲量卻在下降。此外，大部分工業化國家致力於降低溫室效應氣體的排放和尋求不具有溫室效應的新型無污染能源。因此，非化石能源的開發是迫切的需要；然而，迄今為止，尚不存在替代化石能源的經濟可行的方案。多種技術容許轉化地球上充裕且免費的太陽能。在這些技術中，由於電能可採用光電傳感器直接產生，或採用通過利用太陽輻射的熱效應運行的熱太陽能系統間接產生，因此聚光太陽能具有大規模供給熱能和電能的潛力。

聚光太陽能動力設備的目的在於將太陽能轉化成電或熱。該技術在於通過反射表面捕獲太陽光線，然後將這些光線聚焦在由吸收該輻射並將該聚集的光能(輻射)轉化成熱量的材料構成的接收器表面上。在接收器內循環的傳熱流體容許上述熱能(熱量)輸送至將該熱量轉化成電或工業用回路內的熱量的體系中。

聚光太陽能動力設備可為四種類型：抛物線槽式反射器設備、塔設備、抛物線碟式反射器設備和菲涅耳(Fresnel)反射器設備。

在成本、設備壽命、能量產量和維護方面，反射器是聚光太陽能動力設備中的關鍵要素。

一些可用於聚光太陽能動力設備的反射器技術是已知的。

在聚光太陽能動力設備中根據WO2009/66101和WO2009/106582的目前已知的技術採用由以下構成的反射器：4-5毫米厚度的低的鐵氧化物含量的玻璃，覆蓋有用於保證太陽光線的反射和反射器隨時間的完整性的五層各種有機和無機塗層：通過相繼噴射硝酸銀第一層、然後還原錫鹽層施加的銀反射層，用於保護銀層不被腐蝕的銅層和三個油漆層，其一些可為基於鉛的，再次用於保護銀層。

然而，該類型的反射器呈現出很多缺陷。首先，玻璃的存在使反射器是脆的，且在製造期間、安裝期間和聚光太陽能動力設備的壽命期間，數千個反射器可損壞。另外，玻璃的顯著厚度(其由於機械強度的原因為4-5毫米)不僅引起高的重量，而且吸收一些光能。上述重量構成對保持收集器的結構體和支撐這些結構體的基礎的嚴重約束。例如，包括反射器、接收器和結構體的聚光太陽能動力設備中的收集器整體可重達每個設備20000-30000公噸。低的鐵氧化物含量的玻璃的光能吸收為約3%-6%，且因此降低設備的能量產量。該通常類型的反射器的反射率低於94%。玻璃反射器的另一問題是位於銀層後的保護塗層由未被銀層吸收或反射的UV射線降解。這些玻璃反射器還必須具有對其背面的膠合附著以容許它們附著於上述結構體。與氣候條件如UV、風、熱、冷、濕度和腐蝕氣氛相關的應力具有使所用粘合劑降解的趨勢。在塔設備的情況下，玻璃反射器必須在安裝位置輕輕彎曲，從而引起損壞和使用大量(實質，substantial)手段以保證玻璃曲率，上述設備的能量產量的關鍵要素。近來，由於由在熱作用下彎曲的平板玻璃製造玻璃反射器，上述製造過程由在550℃-1200℃下加熱玻璃消耗大量能量，並在玻璃中產生可改變反射器曲率且引起光學缺陷和反射率下降的殘餘應力。曲率控制是保證光線聚焦在收集器上和優化設備的能量產量的關鍵要素。

WO2009/066101描述了一種通過將銀層厚度由79-104nm實質上提高至大於160nm且優選約260nm來限制保護銀層的塗層的UV降解的體系。然而，該文獻描述的發明未解決與玻璃反射器相關的其它問題。事實上，該文獻建議將用於製造反射器的銀的量增加(+60%～+325%)，以限制保護塗層的UV降解。

WO2009/106582描述了為了增強其抗衝擊性的目的的玻璃的在前處理，但未解決與玻璃反射器相關的其它問題；此外，該處理在反射器的製造中增加額外步驟。

WO83/00064描述了複合材料作為用於玻璃鏡子的載體的用途，以改進鏡子的堅固性。該體系僅解決了玻璃反射器的單一問題，同時由於將複合材料載體重量增加至玻璃，提高了反射器的重量。

不含玻璃的柔性反射膜還描述於US 6,989,924和WO 2010/078105。然而，這些膜不構成反射器，因為其必須膠合至載體，以呈現將光線反射至接收器上所必需的曲率，和保持至收集器的結構體中。眾所周知，在製品的壽命期間，膠合粘結是故障的原因。

由玻璃纖維增強的複合材料構成的反射器描述於US 4,115,177。通過首先將樹脂和玻璃纖維同時噴射至模具上、然後在真空下塗覆鋁的製造該反射器的方法，對於部件的大量生產無法提供足夠的生產力，這是聚光太陽能動力設備所必需的，上述動力設備需要每個設備數十萬個反射器。另外，技術人員意識到，通過同時噴射製造複合材料引起在製成的部件上的顯著線收縮，該收縮對於反射面、特別是平均粗糙度(平均Ra)遠大於50nm的反射面的質量具有有害影響。

US 5,428,483公開了在碳纖維增強的塑料(CFRP)基材的前表面上形成的反射鏡。

因此，需要改進已知太陽能設備用反射器以降低其重量和脆性，同時提高太陽光線的反射率。這樣的改進使得可減少反射器的製造、安裝和維護成本以及由此的收集器和聚光太陽能動力設備的成本，且由此容許它們大規模應用。

現已發現，在特定條件下，基於短纖維增強的熱固性或熱塑性樹脂的複合材料的使用，容許解決該問題。

因此，根據第一主題，本發明提供具有特定結構和組成的基於複合材料的太陽能反射器。

本發明的第二主題有關製造根據本發明第一主題限定的上述反射器的特定方法。

本發明還有關至少兩個本發明的反射器的特定組件。

此外，本發明有關包含至少一個根據本發明的反射器、且更特別地至少一個反射器和至少一個接收器的收集器。

本發明還有關根據本發明的反射器或收集器在聚光太陽能動力設備中的用途。

最後，本發明有關以聚光太陽能運行的太陽能設備，其包含如本發明限定的至少一個反射器或至少一個收集器。

因此，本發明的第一主題是太陽能反射器，包括：

a)　彎曲或平坦基材，其是以基於短纖維增強的樹脂的複合材料模塑的部件，優選具有低於30nm、更優選低於20nm的粗糙度(平均Ra)，

b)　附著元件，其由上述模塑部件基材a)通過單獨的模塑手段而不採用上述基材的任何穿孔且不使用任何粘合或膠合手段而整體地(integrally)攜帶，這些手段(裝置/方法/方式，means)b)為：

b1)　用於將上述反射器附著至載體的手段，上述手段錨固或模塑於上述模塑部件基材a)中，和任選地

b2)　模塑附著手段，其為用於模塑部件基材a)之間的裝配的手段，優選通過上述模塑部件的邊緣的互鎖，

c)　厚度60-200nm、優選60-150nm的基於銀的金屬塗層反射層，具有大於94%的反射率。上述反射率按照標準ISO 9050測量。

根據第一種可能性，上述層c)的金屬塗層直接施加至上述基材a)。根據優選的另一種可能性，其施加至粘合促進有機塗層的層d)上，d)在上述層c)前直接施加至上述基材a)。上述層d)的厚度可在0.1-20μm變化。

當形成上述基材a)的模塑部件在模塑後具有大於根據本發明優選的粗糙度(大於30nm，或甚至在更特別的情況下大於20nm)時，其可在d)和c)的施加之前採用具有堵塞在模塑後得到的模塑部件的任何孔或降低其粗糙度的功能的特定塗層組合物處理，以將粗糙度降至低於30nm的優選界限，更特別地低於20nm。作為適於本發明的這樣的組合物的例子，可提及包含作為粘結劑的至少一種丙烯酸類樹脂和丙烯酸單體的組合物。

根據更特別和優選的可能性，上述層d)的塗層同時是起到降低模塑後得到的上述模塑部件的粗糙度作用的塗層。這類特定塗層組合物可包含例如作為必要組分的至少一種丙烯酸類樹脂和至少一種丙烯酸類單體，且優選丙烯酸類氨基甲酸酯樹脂以及至少一種多官能丙烯酸類單體，且更優選丙烯酸類氨基甲酸酯樹脂以及至少一種多官能丙烯酸類單體和至少一種單官能丙烯酸類單體的混合物。

根據第二種可能性，並取決於採用的方法，金屬層c)在模塑上述複合材料基材前，通過與向複合材料施加凝膠塗層類似的技術，施加至用於模塑上述基材的模具表面，其有關通過如下施加上述金屬層c)：以液相噴射，或以片或膜的形式施加。

根據本發明上述反射器的一個任選變型，其包括模塑附著手段b2)(與模塑基材a)整體的)，其為用於模塑部件(基材a))之間的裝配的手段且優選為用於通過上述模塑部件的(外)邊緣之間的互鎖而裝配的手段。

上述基材a)的以複合材料的上述模塑部件有利地由模塑組合物獲得，上述模塑組合物包括至少一種熱固性或熱塑性樹脂和增強短纖維、以及任選的選自以下的模塑添加劑：填料、用於熱固的抗收縮添加劑、顏料、抗靜電添加劑、UV吸收劑、熟化劑或模塑組合物的任意其它通常添加劑。上述基材a)的以複合材料的上述模塑部件任選地包括核材料，即位於複合材料中並占複合材料厚度的45%-95%的材料，其選自泡沫塑料且更特別地選自PVC(聚氯乙烯)泡沫、SAN(苯乙烯-丙烯腈)泡沫、PEI(聚醚醯亞胺)泡沫和PU(聚氨酯)泡沫。

適於本發明的熱固性樹脂可選自例如不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、(可交聯)聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、通過化學改性由這些樹脂的至少一種得到的樹脂、或這些樹脂的混合物、且更特別地這些樹脂的至少兩種的混合物。通過化學改性得到的樹脂的例子包括用多異氰酸酯改性的不飽和聚酯和/或乙烯基酯例如不飽和聚酯-氨基甲酸酯樹脂、雙環戊二烯(DCPD)改性的不飽和聚酯或胺改性的環氧化物如採用環氧化物可交聯的環氧-胺預聚物。

基材a)的複合材料用樹脂優選為熱固性樹脂。上述熱固性樹脂優選選自不飽和聚酯樹脂和/或乙烯基酯樹脂和/或環氧樹脂，和更優選地選自不飽和聚酯和/或乙烯基酯。這些樹脂具有足以容許該基材不被未由銀層吸收或反射的UV射線降解的UV穩定性。

作為適於本發明的熱塑性樹脂，可選擇例如聚丙烯樹脂、聚醯胺樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚苯基碸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯醚(PPO)樹脂、或這些樹脂的混合物或合金、更特別地這些樹脂的至少兩種的混合物或合金。上述熱塑性樹脂優選選自聚醯胺樹脂和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂。

上述纖維是短纖維，例如玻璃纖維、芳族聚醯胺纖維、玄武岩纖維、亞麻纖維、大麻纖維、竹纖維、或這些纖維的至少兩種的混合物，不包括碳纖維，因為碳纖維最好用作紡織物或無紡物，但不適於用作本發明中的短纖維。上述優選的增強短纖維選自玻璃纖維和芳族聚醯胺纖維，且更優選選自玻璃纖維。

可存在於基於熱固性或熱塑性樹脂的模塑組合物中的模塑添加劑包括例如填料、顏料、抗靜電添加劑和UV吸收劑。適宜的填料包括例如碳酸鈣、硫酸鈣、三水合鋁、高嶺土和鋁矽酸鹽。

在本發明的情況下防止吸塵和促進清潔的抗靜電劑的例子包括以下：乙炔黑、石墨和導電填料。

適宜的UV吸收劑包括以下：HALS型受阻胺、三嗪和苯並三唑。這樣的UV吸收劑的例子是來自BASF的 328或來自Chemtura的 26。

在基於可經由烯屬不飽和鍵交聯的熱固性樹脂如不飽和聚酯或乙烯基酯的模塑組合物中，優選期望存在至少一種抗收縮添加劑，以限制由烯屬不飽和鍵消耗(打開)引起的線收縮效應產生的粗糙度和表面缺陷。這類抗收縮添加劑選自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯或飽和聚酯。

作為本發明情況下的優選抗收縮添加劑，可提及以下：聚甲基丙烯酸甲酯、飽和聚酯和聚乙酸乙烯酯。

在熱固性樹脂是不飽和聚酯或包含不飽和聚酯時，可將熟化劑添加至模塑組合物，且上述熟化劑選自氧化鎂(MgO)或氫氧化鎂或氫氧化鈣或異氰酸酯。該熟化劑容許模塑組合物的粘度的受控升高。在此情況下，不飽和聚酯優選攜帶對於該熟化足夠的羧基，除在通過異氰酸酯熟化的情況下外，在此情況下優選將上述聚酯羥基化。

根據另一個特別實施方案，除如上所述的組分a)、b)、c)和任選地d)外，根據本發明的反射器還可包括粘合促進有機塗層的額外層e)，其厚度為0.1-20μm，該層e)直接施加至上述反射層c)。

根據另一個選項，可進一步包含用於保護上述反射層c)不受腐蝕的有機塗層的層f)，上述層f)厚度為10-150μm，施加至上述層e)(如果存在)或上述層c)(如果不存在層e))。優選存在上述層f)。

根據一個更特別且優選的選項，用於促進粘合的上述層e)的功能可單獨地通過單一層f)實現，其同時實現保護不受腐蝕的功能。

根據另一個選項，本發明的反射器進一步包括用於保護層c)不受UV射線(抗UV)的有機塗層的層g)，層g)厚度為10-150μm，上述層g)可直接施加至上述層c)或施加至如上限定的層e)或f)，且優選施加至層f)。

本發明的反射器可進一步包括用於保護不受磨損的有機塗層的層h)，上述層h)厚度為1-20μm，其以最後的層作為表面外層施加。根據本發明反射器的一個特別情況，至少存在上述表面層h)。根據本發明的優選反射器包括所有如上限定的層e)、f)、g)和h)。

根據上述層h)的一個優選變型，其包括選自納米二氧化鈦(尺寸小於200納米)、銀納米顆粒和碳納米管的防汙添加劑。

如上限定的粘合促進有機塗層的層d)或e)優選基於包含至少一種丙烯酸類樹脂和至少一種丙烯酸類單體且通過輻射或熱可交聯的塗層組合物。根據本發明，熱交聯意味著使用自由基引發劑，如過氧化物。

用於保護層c)不受腐蝕的上述塗層的層f)(抗腐蝕塗層)可基於有機塗層組合物，其除可交聯有機粘結劑外還包含至少一種選自位阻酚如來自BASF的以名稱 1010已知的季戊四醇四(3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸酯)和/或亞磷酸酯如來自Chemtura的以名稱 626已知的雙(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二磷酸酯的抗氧化添加劑。

用於保護層c)不受UV射線的上述塗層的層g)可基於有機塗層組合物，其包含至少一種脂族可交聯有機粘結劑(優選多官能丙烯酸類粘結劑)和至少一種抗UV添加劑(優選選自受阻胺(HALS)、苯並三唑和三嗪)。這樣的抗UV添加劑的例子在苯並三坐中包括：來自BASF的 1130或 384，或來自Chemtura的 28。在三嗪中，其包括來自BASF的 400或 1577。這樣的位阻胺HALS的例子包括來自BASF的 292HP或 900或 944或 123或 2020，或來自Chemtura的 62。

用於保護不受磨損的上述塗層的層h)可基於有機塗層組合物，其包含至少一種選自矽氧烷樹脂、氨基甲酸酯樹脂或丙烯酸類樹脂的可交聯有機粘結劑。

本發明的第二主題有關製造如以上根據本發明限定的太陽能反射器的方法。

第一種製造方法包括以下相繼步驟：

i)　以基於短纖維增強的樹脂的複合材料模塑基材a)，包含如上限定的附著元件b)，

ii)　任選地，將用於促進粘合和/或降低粗糙度的有機塗層的層d)直接施加至上述基材a)，

iii)　通過濕式塗覆或真空塗覆來施加基於銀的金屬塗層反射層c)，包括洗滌和乾燥上述層c)，之後

iv)　任選地向上述層c)施加選自以下的有機塗層的一層或多層(最高達四個不同層)：在層c)上的粘合促進塗層e)和/或在層c)或e)上的用於保護不受腐蝕的塗層f)，和/或在層c)或e)或f)上的用於保護不受UV射線的塗層g)，和/或在層c)或e)或f)或g)上的抗磨損塗層h)，取決於上述層e)、f)或g)的存在，其中在支撐層完全或部分交聯後進行一層向另一層的施加，

v)　使上述層e)、f)、g)或h)(如果在步驟iv)中存在)各自在施加隨後的層之前交聯，取決於上述可交聯組合物，通過輻射交聯和/或熱交聯。

根據該第一種方法，模塑上述基材a)的步驟i)可通過如下進行：選自片狀模塑料(Sheet Moulding Compound)(SMC)、塊狀模塑料(Bulk Moulding Compound)(BMC)、樹脂傳遞模塑(Resin Transfer Moulding)(RTM)、擠拉成型、熱塑性壓縮、熱塑性注射或真空灌注的模塑工藝，或由這些工藝的至少一種衍生的工藝。

所有這些工藝容許製造包括集成於上述材料中的兩種或更多種功能的反射器：例如，反射器至攜帶結構體的附著，用於追蹤太陽的集成傳感器，用於實時監控反射器的反射率的傳感器，和用於鏡子剛性的增強材料。根據本發明的一個優選方面，複合材料，即模塑部件基材a)，通過SMC或RTM模塑或通過真空灌注製造，以產生顯著提高的生產力，其容許以短週期和最低的可能的、最平滑的可能的表面條件以及具有可接受粗糙度的受控收縮製造反射器。

在通過RTM或真空灌注或由這兩種工藝衍生的任意工藝製造的基材的情況下，以複合材料的基材a)厚度為4-30mm、優選10-28mm，密度為0.2-1.6、優選0.2-0.6，且線收縮低於0.15%，在通過RTM或真空灌注製造的基材的情況下，週期大於通過SMC模塑工藝得到的週期，但基材尺寸也更大，其中可獲得的基材表面積遠大於十平方米。因此，每m²基材的週期較短。優選地，且在通過SMC模塑製造的基材的情況下，以複合材料的基材a)厚度為1.5-4mm，表面積小於10平方米，密度為1.2-2.4，線收縮低於0.15%，撓曲應力為100MPa-500MPa、優選150MPa-250MPa，撓曲模量為5GPa-20GPa，沙爾皮(Charpy)衝擊強度為60-200kJ/m²，且斷裂伸長率為1%-3%。以複合材料的該基材a)的SMC模塑可在120℃-180℃溫度、40巴-100巴壓力且以1-5分鐘的週期進行。由於其密度和厚度，相對於密度為2.4-2.5和厚度為4mm的玻璃反射器，該基材a)容許49%的平均重量節省。此外，以複合材料的該基材a)有關比現有技術已知的反射器少的製造步驟，特別地由於將多種額外功能集成至一個模塑部件中，這些功能由於基材a)的所選性質和通過模塑工藝製造其的可能性而是可能的。該製造方法還是較少能耗的，該方法的溫度為120℃-180℃，而不是用於玻璃的550℃-1200℃。該複合材料的機械性質也大於玻璃的那些，因此使得其成為耐衝擊和嚴苛氣候暴露條件的脆性小得多的材料。

有關施加上述反射層c)的上述第一種方法的步驟iii)可以兩個子步驟進行：首先濕式塗覆硝酸銀溶液，隨後濕式塗覆還原劑，以形成作為反射層的金屬銀層。

上述反射層c)有利地由厚度為60-200nm、優選60-150nm的金屬銀層構成。上述金屬層還可通過真空塗覆施加，且優選通過濕式塗覆施加。

當合適時，反射器可進一步包括介於複合材料基材a)與反射層c)之間的中間層d)。上述層d)的目的是改進金屬層c)與複合材料基材a)的粘合，和在施加銀金屬層c)前提供平滑表面條件。數納米的粗糙度可例如以施加包含丙烯酸類單體和丙烯酸類樹脂與自由基引發劑的UV清漆得到。

由於反射層c)是銀層，還可向反射器添加在反射層c)上的一層或多層，以保護反射層隨著時間不受腐蝕(抗腐蝕或抗氧化層)、不受UV射線(抗UV層)或不受磨損(抗磨損或防磨損)。這些任選的層包括例如反射器的最外表面上的抗磨損層h)、在先前層之一與反射層c)之間的UV保護層g)、用於保護不受腐蝕的層f)(抗腐蝕層)和粘合促進層e)。

厚度為1-20μm的該抗磨損層h)可例如由基於在基於丙烯酸類單體和低聚物的丙烯酸類樹脂中或在氨基甲酸酯或聚氨酯樹脂中或在矽氧烷樹脂中的可交聯有機粘結劑的配料構成。該層h)濕式塗覆，並在輻射下交聯或熱交聯。層h)還可包含容許反射器表面容易地清潔的添加劑，例如二氧化鈦納米顆粒、銀納米顆粒和碳納米管。

抗UV和抗腐蝕層g)和f)分別具有10-150μm的厚度。層f)基於有機塗層組合物，其除基於丙烯酸類單體和低聚物或基於聚氨酯的可交聯有機粘結劑外還包含至少一種選自位阻酚和/或亞磷酸酯的抗氧化添加劑。上述層濕式塗覆，並在輻射下交聯或熱交聯。

抗UV層g)的組成基於有機塗層組合物，其包含至少一種脂族可交聯有機粘結劑、優選多官能丙烯酸類粘結劑和至少一種抗UV或UV吸收添加劑、優選選自位阻胺HALS、苯並三唑和三嗪，對於苯並三唑和三嗪優選以0.5%-10%的濃度。適宜產品的例子包括來自BASF的商業UV吸收劑例如 1577、 1130、 384和 400。

與該類UV吸收劑組合，HALS型受阻胺可添加至上述配料中。可以0.05%-4%濃度添加的HALS型受阻胺的例子是來自BASF的商業產品 944、 123、 292HP、 900和 2020。抗腐蝕層f)的配料以0.1%-10%濃度包含一種或多種酚類抗氧化劑、例如 1010或亞磷酸酯抗氧化劑、例如 626。

厚度為0.1-20μm的在反射層c)與以上限定的保護層f)、g)和f)之一之間任選的粘合促進層e)基於塗層組合物，上述塗層組合物包含至少一種丙烯酸類樹脂和至少一種丙烯酸類單體，其是通過輻射或熱可交聯的。

根據第二種方法，上述太陽能反射器可在用於上述基材a)的模塑的模具中完全模塑，其中所有層如上限定地從c)到h)相繼存在，這些層接連且彼此相對地施加，最外層(優選h))施加至用於模塑上述基材a)的模具的內表面，和最內層(優選d))最後且在層c)之後施加，這在上述基材a)的複合材料的模塑之前進行，各層通過以液相噴射施加並隨後在以液相施加新層前通過輻射或熱交聯，上述基材a)的複合材料最後模塑至存在的上述最內層上，以在脫模後得到完整的具有所有組分的本發明的上述太陽能反射器。該方法與以相同方式且完全地通過模塑並以相反順序製造的塗覆有凝膠塗層的模塑複合材料的方法類似，上述相反順序即首先將凝膠塗層施加至模具的內表面，隨後在凝膠塗層上模塑複合材料。由此模塑的部件(完整太陽能反射器)的外表面是與用於模塑的模具內表面接觸的表面。

根據該用於完整太陽能反射器的模塑方法的一個變型，至少一層或所有層以膜或片的形式施加，對於層c)為金屬膜或片且對於其它層為聚合物膜或片；當所有層以膜或片的形式施加時，該膜或片是具有上述膜或片的所有層的預成型組件，其從模具的內表面起施加，如前所述，以相反順序，換言之在上述複合材料基材a)模塑於最內層上之前，上述最內層是c)或d)(如果層d)存在並施加至c))。上述太陽能反射器保持與以上限定的相同，唯一變化在於層c)-h)與基材a)之間的製造步驟的順序，在上述層+基材組件脫模後上述第一層總是施加至其。

因此，作為通過模塑製造本發明的完整反射器的方法的第二種方法可總結為包含以下相繼步驟：

j)　將反射金屬層c)施加至用於以複合材料模塑基材a)的模具的內表面，任選地，施加上述層c)僅在向上述模具的內表面以由首先h)至最後e)的相反順序施加如上根據本發明限定的層e)-h)的至少一個之後，隨後將上述層c)施加至由此施加的最後層，上述最後層可為：e)或f)或g)或h)。

k)　任選地，向上述層c)施加根據本發明以上限定的層d)，

l)　將以複合材料的上述基材a)模塑至上述層c)上或層d)上，如果存在層d)，上述複合材料基於用短纖維增強的樹脂，其包含如上限定的附著元件b)，

m)　將根據本發明的完整反射器脫模，

其中全部或部分上述層h)-c)施加至上述模具的內表面或後續層，可選地通過以液體形式噴射，然後輻射交聯、優選UV交聯或熱交聯，和全部或部分上述層以預成型膜或預成型片的形式施加。

在本發明的描述及常識的基礎上，技術人員能夠根據上述保護性質製造適於所列舉的各種有機層的有機塗層。

根據圖1，反射器由以複合材料的基材a)構成，其上施加金屬塗層反射層c)。

本發明的另一主題有關太陽能反射器組件，該組件包括至少兩個(兩個或更多個)根據本發明如上限定的反射器，優選通過如上限定的模塑附著手段b2)相互裝配，從而促進上述反射器的容易裝配。上述模塑附著手段在形成基材a)的模塑部件的邊緣(末端)，並可為容許上述末端互鎖的手段，例如通過凹槽和異型模塑末端的體系，其通過一個部分簡單滑移到另一部分中而互鎖。這類組件優選在單一反射器(具有反射層和任意其它層)的完成後製造。這是根據本發明的反射器體系的進一步優點，其容許在模塑部件之間的快速和容易的裝配，而無需以下步驟：穿孔或膠合以裝配部件，或將其固定在攜帶反射器或反射器組件的結構體上。這樣的反射器組件可用于構建作為太陽能設備的基本單位的太陽能收集器。這樣的組件的優點在於，其是緊湊、重量輕且堅固的，儘管用於反射太陽輻射的表面積顯著增加，由此使得可以降低的成本地顯著提高反射的太陽能。

事實上，本發明還有關太陽能收集器，其特徵在於可包含至少一個本發明的反射器或通過本發明方法製造的反射器；或其特徵在於可包含至少一個如上限定的根據本發明的反射器組件。更具體地，這類太陽能收集器進一步包括至少一個用於由上述反射器或上述反射器組件反射的太陽輻射的接收器。上述接收器可為吸收太陽輻射的管，其中循環傳熱流體，容許產生的熱量通過熱交換體系回收。

因此，本發明同樣有關本發明的反射器在收集器中的用途，和該收集器在聚光太陽能設備中的用途。具體地，上述收集器由多個如上限定的反射器或反射器組件、一個或多個接收器和攜帶結構體構成。不同類型的收集器描述於Greenpeace International,SolarPACES and ESTELA出版的文獻“Concentrating Solar Power,Global Outlook 2009”的17至30頁中。可將追蹤體系添加至這些收集器中，使得反射器是可移動的並全天對準面向太陽光線。

因此，本發明還包括根據本發明限定的或通過根據本發明限定的方法製造的太陽能反射器、或如上所述根據本發明限定的反射器組件，用於製造太陽能收集器或或太陽能設備或用於產生能量、更具體地電能、或用於產生蒸汽的設備的用途。本發明同樣包括根據本發明限定的太陽能收集器用於製造太陽能設備、或用於產生能量、更具體地電能、或用於產生蒸汽的設備的用途。

本發明的最後主題有關太陽能設備，更具體地，有關聚光太陽能設備，其特徵在於包括至少一個根據本發明限定的或通過根據本發明限定的方法製造的反射器；或其特徵在於包括至少一個根據本發明限定的反射器組件或至少一個根據本發明限定的太陽能收集器。根據本發明的這類設備可為用於產生電或產生蒸汽的設備。更具體地，其是用於產生熱量、用於產生氫氣、用於對水脫鹽、用於產生化學工業或石油工業用能量、或用於空氣調節的設備。

本發明將通過以下實施例非限制性地說明。

實施例1：用於基材a)的複合材料的SMC模塑的組合物的製備

製備以下組合物：

通過將 M 01510樹脂與 A70091與 A 74094添加劑、Millicarb OG填料、苯乙烯和W 9010添加劑、C18Ca、PBQ以及 MC引發劑研磨進行混合。然後添加MK 35 NV熟化劑，並將該混合物施加至熱塑性膜，以在1.27-5.08cm(0.5-2英寸)變化的長度切斷的玻璃纖維施加至上述熱塑性膜。將該混合物整理(condition)15天(在20-25℃溫度下)，以使混合物熟化，然後將這些片在150℃和80巴下在來自Dieffenbacher的SMC Duroline壓機中模塑，以得到根據本發明的平均Ra粗糙度為15nm的基材a)。

實施例2：在複合材料基材a)與反射銀層c)之間的UV可交聯清漆，粘合促進劑

將CN9010EU與SR341、SR285和S350反應性稀釋劑混合。在添加Darocure 1173後，通過噴槍(gun)將該清漆以約10μm厚度施加至實施例1)中得到的複合材料基材a)，並將由此塗覆的基材暴露於400W金屬鹵化物UV燈1分鐘。

實施例3：金屬銀反射層的塗覆

向如此塗覆的基材a)，通過噴射施加對應於900毫克元素銀/平方米的硝酸銀溶液的層。隨後，通過噴射施加二氯化錫溶液以將銀鹽還原成金屬銀。

a)‧‧‧基材

c)‧‧‧金屬反射塗層

d)‧‧‧有機塗層

e)‧‧‧額外層

f)‧‧‧有機塗層

g)‧‧‧有機塗層

h)‧‧‧有機塗層

圖1顯示通過根據本發明的反射器的最簡單形式的橫截面。

圖2顯示通過根據本發明的反射器的更特別形式的橫截面，其中存在層d)、e)、f)、g)和h)。

a)‧‧‧基材

c)‧‧‧金屬反射塗層

d)‧‧‧有機塗層

e)‧‧‧額外層

f)‧‧‧有機塗層

g)‧‧‧有機塗層

h)‧‧‧有機塗層

Claims (33)

1. 一種太陽能反射器，其特徵在於包括：a)彎曲或平坦基材，其是以基於短纖維增強的樹脂的複合材料模塑的部件，具有低於30nm的平均粗糙度，b)附著元件，其由上述模塑部件基材a)通過單獨的模塑手段而不採用上述基材的任何穿孔且不使用任何粘合或膠合手段而整體地攜帶，這些附著元件b)為：b1)用於將上述反射器附著至載體的手段，上述手段錨固或模塑於上述模塑部件基材a)中，和任選地b2)模塑附著手段，其為用於通過上述模塑部件的邊緣的互鎖而在模塑部件基材a)之間裝配的手段，c)具有60-200nm的厚度和按照標準ISO 9050的大於94%的反射率的基於銀的金屬塗層反射層。
2. 如申請專利範圍第1項所述的反射器，其中上述金屬塗層直接施加至上述基材a)。
3. 如申請專利範圍第1項所述的反射器，其中上述金屬塗層c)施加至有機粘合促進塗層的層d)，d)在上述層c)之前直接施加至上述基材a)。
4. 如申請專利範圍第3項所述的反射器，其中上述層d)的塗層同時是起到降低模塑後得到的上述模塑部件的粗糙度作用的塗層。
5. 如申請專利範圍第4項所述的反射器，其中上述層d)的厚度是0.1-20μm。
6. 如申請專利範圍第1項所述的反射器，其中包括用於通過上述模塑部件的邊緣的互鎖而在模塑部件基材a)之間裝配的模塑附著手段b2)。
7. 如申請專利範圍第1項所述的反射器，其中上述模塑部件由包含至少一種熱固性或熱塑性樹脂、增強短纖維和模塑添加劑的模塑組合物得到。
8. 如申請專利範圍第7項所述的反射器，其中上述樹脂是熱固性的，並選自不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂、可交聯聚氨酯樹脂、或這些樹脂的衍生物或混合物。
9. 如申請專利範圍第7項所述的反射器，其中上述樹脂是熱塑性的，並選自聚丙烯、聚醯胺、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯基碸、聚碳酸酯、聚苯醚(PPO)、或這些熱塑性樹脂的混合物或合金。
10. 如申請專利範圍第7項所述的反射器，其中上述增強短纖維選自玻璃纖維、芳族聚醯胺纖維、玄武岩纖維、亞麻纖維、大麻纖維、竹纖維。
11. 如申請專利範圍第3項所述的反射器，其中進一步包括施加至上述層c)的厚度為0.1-20μm的有機粘合促進塗層的層e)。
12. 如申請專利範圍第11項所述的反射器，其中進一步包括用於保護上述反射層c)不受腐蝕的有機塗層的層f)，上述層f)施加至上述層e)或上述層c)，厚度為10-150μm。
13. 如申請專利範圍第12項所述的反射器，其中上述層f)促進黏合並且保護不受腐蝕。
14. 如申請專利範圍第12項所述的反射器，其中進一步包括厚度為10-150μm的用於保護層c)不受UV射線的有機塗層的層g)，上述層g)直接施加至上述層c)或施加至上述層e)或層f)，和如果上述層e)或f)單獨存在，直接施加至上述層c)。
15. 如申請專利範圍第14項所述的反射器，其中進一步包括厚度為1-20μm的用於保護不受磨損的有機塗層的層h)，其以最後層作為表面外層施加。
16. 如申請專利範圍第15項所述的反射器，其中上述層h)包括選自納米二氧化鈦、銀納米顆粒、和納米管的防汙添加劑，其中上述納米二氧化鈦的粒度小於200nm。
17. 如申請專利範圍第11項所述的反射器，其中有機粘合促進塗層的層d)或層e)基於如下的塗層組合物：其包含至少一種丙烯酸類樹脂和至少一種熱可交聯或輻射可交聯的丙烯酸類單體。
18. 如申請專利範圍第12項所述的反射器，其中用於保護層c)不受腐蝕的塗層的層f)基於如下的有機塗層組合物：其除可交聯有機粘結劑外還包含至少一種選自位阻酚和/或亞磷酸酯的抗氧化添加劑。
19. 如申請專利範圍第14項所述的反射器，其中用於保護層c)不受UV射線的塗層的層g)基於如下的有機塗層組合物：其包含至少一種脂族可交聯有機粘結劑，和至少 一種抗UV添加劑。
20. 如申請專利範圍第15項所述的反射器，其中用於保護不受磨損的塗層的層h)基於如下的有機塗層組合物：其包含至少一種選自矽氧烷樹脂、氨基甲酸酯樹脂或丙烯酸類樹脂的可交聯有機粘結劑。
21. 一種太陽能反射器的製造方法，製造申請專利範圍第15項所述的太陽能反射器，其特徵在於包括以下相繼步驟：i)以基於短纖維增強的樹脂的複合材料模塑基材a)，包含上述附著元件b)，ii)任選地，將用於促進粘合和降低粗糙度的有機塗層的層d)直接施加至上述基材a)，iii)通過濕式塗覆或真空塗覆來施加基於銀的金屬塗層反射層c)，包括洗滌和乾燥上述層c)，之後iv)任選地向上述層c)施加選自以下的有機塗層的一層或多層：在層c)上的粘合促進塗層e)和/或在層c)或e)上的用於保護不受腐蝕的塗層f)，和/或在層c)或e)或f)上的用於保護不受UV射線的塗層g)，和/或在層c)或e)或f)或g)上的抗磨損塗層h)，取決於上述層e)、f)或g)的存在，其中在支撐層完全或部分交聯後進行一層向另一層的施加，v)如果在步驟iv)中存在層e)、f)、g)或h)，使上述層e)、f)、g)或h)各自在施加隨後的層之前交聯，取決於上述可交聯組合物，通過輻射交聯和/或熱交聯。
22. 一種反射器的製造方法，製造申請專利範圍第15項所述的反射器，其特徵在於有關通過模塑完整地製造上述反射器，和其包括以下步驟：j)將反射金屬層c)施加至用於以複合材料模塑基材a)的模具的內表面，任選地，施加上述層c)僅在向上述模具的內表面以由層h)開始至以層e)結束的相反順序施加層e)-h)的至少一個之後，隨後將上述層c)施加至由此施加的最後層，上述最後層可為：e)或f)或g)或h)，和任選地，之後k)任選地，向上述層c)施加上述層d)，l)將以複合材料的上述基材a)在不存在上述層d)的情況下模塑至上述層c)上或者在存在上述層d)的情況下模塑至上述層d)上，上述複合材料基於用短纖維增強的樹脂，其包含上述附著元件b)，m)將上述反射器作為整體脫模和獲得，其中全部或部分上述層h)-c)施加至上述模具的內表面或後續層，可選地通過以液體形式噴射，然後輻射交聯或熱交聯，和全部或部分上述層h)-c)以預成型膜或預成型片的形式施加。
23. 如申請專利範圍第21項所述的方法，其中模塑上述基材a)的步驟i)通過選自如下的模塑工藝進行：片狀模塑料(SMC)、塊狀模塑料(BMC)、樹脂傳遞模塑(RTM)、擠拉成型、熱塑性壓縮、熱塑性注射或真空灌注。
24. 如申請專利範圍第22項所述的方法，其中模塑上 述基材a)的步驟1)通過選自如下的模塑工藝進行：片狀模塑料(SMC)、塊狀模塑料(BMC)、樹脂傳遞模塑(RTM)、熱塑性壓縮、熱塑性注射或真空灌注。
25. 如申請專利範圍第21項所述的方法，其中上述方法的步驟iii)的上述施加反射層c)的步驟以兩個子步驟進行：首先濕式塗覆硝酸銀溶液，然後濕式塗覆還原劑，以形成金屬銀層。
26. 一種太陽能反射器組件，其特徵在於：包括至少兩個如申請專利範圍第1項所述的反射器，上述反射器通過模塑附著手段b2)相互裝配。
27. 一種太陽能收集器，其特徵在於：包括至少一個如申請專利範圍第1項所述的反射器。
28. 如申請專利範圍第27項所述的太陽能收集器，其中進一步包括至少一個通過上述反射器或反射器組件反射的太陽輻射的接收器。
29. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能反射器的用途，其用於太陽能收集器或太陽能設備或能量產生設備的製造。
30. 如申請專利範圍第27項所述的太陽能收集器的用途，其用於太陽能設備或能量產生設備製造。
31. 一種太陽能設備，其特徵在於：包括至少一個如申請專利範圍第1項所述的反射器。
32. 如申請專利範圍第31項所述的設備，其中是用於產生電或蒸汽的設備。
33. 如申請專利範圍第31項所述的設備，其中是用於產生熱量、用於產生氫氣、用於對水脫鹽、用於產生化學工業或石油工業用能量或用於空氣調節的設備。