[发明专利]抗污组合物、施加方法和施加设备

说明书

技术领域

本公开整体涉及抗污组合物、施加抗污组合物的方法和用于施加抗污组合物的设备。

背景技术

可再生能源是指来源于可补充的自然资源诸如阳光、风、雨、潮汐以及地热的能量。随着技术的进步和全球人口的增长，对可再生能源的需求大幅提高。尽管当今化石燃料提供了绝大部分的能量消耗，但这些燃料是不可再生的。对这些化石燃料的全球性依赖不仅带来关于其耗尽的担忧，还带来对于由燃烧这些燃料所致的排放有关的环境担忧。由于这些担忧，世界各国一直都在倡导对大规模和小规模可再生能源的开发。当今前景较好的能源之一为阳光。目前全世界有数百万的家庭从太阳能发电获得电力。对太阳能电力不断增长的需求伴随着对能够满足这些应用要求的器件和材料的不断增长的需求。

如果光学表面变脏/当光学表面变脏时，光学部件的玻璃表面(“光学表面”)如当在使用时透射、吸收或反射光的那些的性能将降低。沾污通常降低透光率、增加吸收率和/或增加光散射。对于经受恒定户外暴露的光学表面，这特别成问题。这样的光学表面的例子包括但不限于光伏(PV)组件的面向太阳的玻璃表面、太阳能发电系统中采用的镜的玻璃表面(其中所述镜的功能是在有或没有同时的聚光的情况下向收集装置或PV组件引导入射太阳光)、玻璃透镜(例如，菲涅尔透镜)和玻璃建筑窗用玻璃(例如，窗户)。在一些应用中，玻璃基底包括玻璃层和金属层。具有高的镜面或总半球反射率的镜可用在某些太阳能发电系统中，并且这样的镜特别易于因甚至小量的沾污而发生性能退化。

有许多可能造成沾污的材料，但粉尘积聚是一个特别的问题，尤其是在可能经历相对湿度非常低的时期的干燥场所，例如沙漠。已经作出许多尝试来提供将防止或减少沾污的光学表面涂层或处理。然而，产生当最初施加时对光学性能没有影响并且在干燥的尘土飞扬的场所保持可接受的外观并使在装置上的后续沾污最小化的涂层的材料和方法尚未见公开。

发明内容

本发明的申请人认识到如果表面被沾污，光学表面的性能会降低。例如，在干燥场所中安装在户外的光学表面，尤其是低相对湿度期间将积聚干燥的粉尘，并且这种沾污可显著降低光学部件的性能。本公开的发明人发现在一段时间内减少积聚在光学表面上的干燥粉尘的量的涂料组合物、施加方法和施加装置。

本公开的发明人认识到沾污可导致太阳能发电装置降低的性能和/或效率。降低的性能和/或效率可能导致减少的发电。本公开的发明人发现将保持或增大由太阳能装置生成的能量的量的涂料组合物、施加方法和施加装置。

本公开的发明人认识到空气悬浮灰尘的组成、其附接到玻璃表面、粘附到玻璃表面和偶然地从玻璃表面移除的机制以及该灰尘对性能的影响显著不同于其它类型的沾污如水渍或油性污垢积聚。

本公开的发明人认识到外观为光学表面的另一重要性能要求。外观由观察者主观判断，并可能与光学性质相关性不大，特别是借助于仪器测量的那些。紧跟着施加涂层对于外观是重要的，并优选涂层在首次施加时不产生从任何视角可见的光学效应。因此优选的涂层非常薄，优选小于50nm、并且更优选小于40nm厚，并且非常均匀，基本上不含大于300nm的空隙(未涂覆区域)，并且厚度的变化不超过平均涂层厚度的30％。

本公开的发明人认识到，除初始外观外，涂覆制品的外观必须在光学表面上的涂层的整个寿命周期过程中都是可接受的。提供灰尘积聚的可用减少的涂层可能随着时间积聚一定量的灰尘，并且这样的灰尘积聚优选均匀地发生以提供可接受的外观。为实现此目标，本公开的发明人认识到，当最初施加涂层时，该涂层必须是均匀的以在涂层的寿命内提供均一的性能。

本公开的发明人认识到，光学部件可被安装在环境敏感场所、由对保护环境特别感兴趣的人操作和/或需要满足各种环境、健康和安全要求。环境、健康和安全要求正变得越来越难以满足，并且需要不含溶剂、表面活性剂、润湿剂、流平剂、反应性材料如偶联剂或通常用来获得有利的涂层性能如均匀铺展和/或对表面的粘附的其它添加剂的涂料组合物。

本公开的发明人认识到，优选抗污涂层提供一段时间的户外灰尘积聚防护。这段时间越长越好。因此优选涂层是耐久的。在户外环境中，特别是有机材料常常易于在紫外光作用下降解，故优选避免有机材料(包括例如聚合物、表面活性剂、润湿剂、流平剂、反应性材料如偶联剂)的引入。