[发明专利]用于获取太阳能的聚光器和由聚合物材料制造其的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于聚集太阳辐射的聚光器和由聚合物材料制造其的方法。本发明的聚光器可用于光伏系统，或更特别用于太阳热可利用系统。

本发明的聚光器能使太阳辐射有效聚集到物体，如太阳能电池或吸收装置上，不依赖于其几何结构。这例如涉及如在聚光的光伏系统中所用的高效太阳能电池的面积，以及在聚光的太阳热能系统中，例如在抛物槽技术的范围内所用的吸收管。

背景技术

在太阳辐射的利用中，通常区分为所谓的点和线聚光技术。线聚光技术包括抛物槽技术，其用在聚光太阳热能系统中并借助抛物曲线型反射表面(抛物面镜)将入射辐射以线形式聚集到吸收管上。

目前在设计用于功率为例如最多300MW的太阳热能发电厂中使用抛物槽聚光器。吸收管在此通常被抽真空的玻璃管包围。所用反射器或聚光器通常是无机太阳能玻璃。此外，使用基于聚合物的镜膜，其中已将聚合物膜施加到铝板、铝基复合体系或另一背衬材料上。

所有这些体系共同的是，必须在极高工艺温度下进行复杂变形步骤以获得必要的抛物型几何结构。在基于通常以大约4至6毫米的厚度使用的无机玻璃的太阳能镜的情况下这是特别复杂和高花费的。热成形在大约600℃的温度下进行并且必须在金属化之前进行。这是昂贵和不方便的工艺。在进一步工艺步骤中，在这种背衬体系上施加实际的金属镜。这种金属镜通常由银层构成，该银层具有在背面上的金属防腐蚀饰面和在背面上的由3层构成的保护漆体系。由于该抛物面镜的三维几何结构，这同样是非常不便和复杂的工艺步骤。

此外，例如与尺寸为例如大约1.6*1.7m的这些三维镜的运输和安装相关的生产供应构成巨大挑战。由此带来无机太阳能玻璃体系的另一缺点：它们极易破裂，这在安装、清洁和维护过程中尤其是不利的。此外，该体系对极端气候影响，如风暴或冰雹敏感。形成的太阳能玻璃镜碎片在极端情况下甚至对吸收管和相邻的玻璃镜单元造成显著的二次破坏。另外不应忽略的因素是由此出发产生的在使用这些体系时关键的工作安全性。已确立的系统的另一缺点是高重量。为安装这些比较重的太阳能玻璃镜，需要昂贵的下部构造和昂贵的混凝土打基础。

尽管具有所述缺点，但基于无机玻璃的太阳能镜迄今已确立为是主流的反射器技术，特别是在聚光太阳热能系统中。

基于铝复合材料的体系没有必需的太阳光反射，因此仅在有限程度上适用于太阳能发电厂中。这些反射器体系例如由于它们在屋顶安装中的重量优势而在小型或中型系统中具有一定市场份额。这些用于生成例如为了运行空调系统的工艺制冷。

主要用粘合剂粘合到铝板上的聚合物镜膜迄今尚未在市场上确立。一个缺点被认为是例如复杂的和质量决定性的向预成型背衬材料上的层合。此外，可得的聚合物镜膜中的一些在长寿命和复合体粘合方面具有缺点。

EP 1 771 687详述了也用丙烯酸系玻璃的镜面层保护，但没有这种技术的更精确的规格说明。

下面介绍镜膜体系的一些设计。

US 2008/0093753公开了制造镜膜的方法。保护膜同时是背衬膜，其在制造过程中就已经达到最终形式并随后被金属化。该金属涂层又在背面上带有没有进一步确定的保护层。没有关于膜结构或反射器构造的进一步细节。

在US 4,645,714中，涂布由两个分开的(甲基)丙烯酸酯基涂层构成的用于抛物面镜的保护膜。外涂层含有紫外线吸收剂，直接设置在银层上的内涂层含有抑制剂。利用这种结构，内层被外层保护。银层又预先通过气相沉积施加到通过共挤出制成的双层聚酯层压材料上。该体系总体上在制造上非常复杂并表现出高的机械应力敏感性。

为避免这种问题，在US 5,118,540中，通过粘合剂粘合施加基于碳氟聚合物的耐磨和耐湿的膜。紫外线吸收剂和腐蚀抑制剂都是该粘合层的成分，采用该粘合层将该膜与经气相沉积的聚酯背衬膜的金属表面粘接。在这种情况下，粘合层又可与上述(甲基)丙烯酸酯双涂层类似地由两个不同层构成，以将腐蚀抑制剂与紫外线吸收剂彼此分开。

WO 2007/076282详述了用于更好保护银涂层的另选结构。PET背衬膜在背向光的那面上用银进行气相沉积，并在另一面上带有聚(甲基)丙烯酸酯基(UV)保护膜。可以在银气相沉积层的背面上直接提供压敏粘合剂(PSA)或为了改进该背面上的耐蚀性和为了PSA的更好粘合，气相沉积附加的铜层。在WO 2007/076282中没有考虑需要长寿命UV-防护饰面的教导。此外，此类体系只能困难地加工并对机械应力敏感。