[发明专利]热响应组件及用于制造和使用其方法

说明书

技术领域

本文中公开了可以帮助控制用于提供家庭和商业实体中热水的太阳能板中的停滞温度(驻点温度，stagnation temperature)的热响应组件(温度感应组件，thermo-responsive assembly)。

背景技术

太阳能板可以是用于家用和商用热水供暖以及空间加热的高效的并具有成本效益的来源。塑料太阳能板或模块通常由透明的聚合物上光板(上釉板，glazing sheet)(例如，聚碳酸酯多壁板)、具有挤出的水通道的黑色塑料吸收板(例如，聚砜或聚苯醚(PPE)共混物多壁板)、绝缘衬垫、和必要的导水管(水岐管，water manifold)和框架块构成。因为吸收层(absorber layer)前面和后面均绝缘，所以可以获得比周围环境高得多的温度。模块通常设计成产生与70摄氏度(℃)至80℃一样热的水。

存在其中模块暴露于阳光而水或者其他传热流体不流过吸收板，从而使模块能够变得过热的某些时段。这被称为“停滞条件”。在这些停滞条件期间模块温度可能超过140℃乃至150℃。停滞条件期间，能够超过塑料部件的热挠曲温度，致使不可逆转的弯曲、超出设计极限的热膨胀、和/或能够导致单元故障的其他热诱导效应(thermally-induced effect)。仅使用能够承受这样的温度的聚合物极大地增加了模块的成本。因此停滞温度的控制是高效的、具有成本效益的塑料太阳能模块的重要的设计要求。

因此，需要可以帮助控制停滞温度以提供高效的、具有成本效益的塑料太阳能模块的热响应组件。

发明内容

在各种实施方式中公开的是热响应组件以及用于制备和使用其的方法。

在一种实施方式中，一种组件包括：上光层、光吸收层、以及上光层和光吸收层之间的热响应层，其中，热响应层包括具有玻璃化转变温度的基体聚合物和具有颗粒尺寸的无机填料，其中，基体聚合物和无机填料的折射率在25℃相差小于或等于0.05。

在一个实施方式中，制造该组件的方法包括：形成上光层；形成光吸收层；以及在上光层和光吸收层之间形成热响应层，其中，热响应层包括具有玻璃化转变温度的基体聚合物和具有颗粒尺寸的无机填料，其中，基体聚合物和无机填料的折射率在25℃相差小于或等于0.05。

以下更具体地描述这些和其他特征及特性。

附图说明

以下是附图的简要说明，其中相同的元件编号相同，并且它们是为了阐明本文中所公开的示例性实施方式的目的而不是为了限制示例性实施方式的目的而给出的。

图1是折射率与基体聚合物和填料的温度的图解说明。

图2是正常使用温度下的热响应组件的示意图。

图3是在热响应组件中使用的材料的玻璃化转变温度以上的高温下的图2的热响应组件的示意图。

图4是反射与用于包括本文所描述的热响应层的样品的温度的图解说明。

图5是总反射与用于包括本文所描述的热响应层的样品的波长的图解说明。

具体实施方式

本文中公开的是一种热响应组件，包括：热响应层，该热响应层包括填充有无机材料(即，填料)的透明基体聚合物。无机材料可以具有小于10微米(μm)的颗粒尺寸以及与基体聚合物相匹配的折射率(例如，其中，折射率在25℃相差小于或等于0.05)。本文中描述的热响应组件可以在低于基体聚合物的玻璃化转变温度的温度下入射光的反射发生很小的变化或者没有变化，因为用于组件的材料的折射率在低于基体聚合物的玻璃化转变温度(Tg)下缓慢变化。然而，本文中公开的热响应组件在大于基体聚合物的玻璃化转变温度时可具有增加的反射。这是因为在大于Tg时，透明基体聚合物的折射率通常快速减小，而无机材料的折射率几乎保持不变。产生的折射率的不匹配可导致一些反射，例如，10％至20％的反射足以使得热响应组件免于弯曲或其他机械故障。本文中使用的术语热响应层指的是其透光率响应于温度变化而改变的层。