光谱选择性面板的制作方法_3

文档序号:9529026阅读:来源:国知局
04因此被布置成使得基础平面206与相邻的第一部分202和第二部分204 —起具有三角形的截面形状,所述三角形的截面形状的第一角度为12±5度,第二角度为106±5度,以及第三角度为62±5度。本领域技术人员应该理解,可以为可替代的变化方案。例如,可以不是所有的第一反射部分均以相同的方式倾斜。此外,可以不是所有的第二反射部分均以相同的方式倾斜。光谱选择性面板可以包括相应的区域,其中所述第一反射部分和第二反射部分以相应的方式倾斜。例如,所述第一反射部分和第二反射部分可以形成类似锯齿的布置,该布置为在光谱选择性面板的第一区域内以第一方式取向并且在第二区域中的所述第一反射部分和第二反射部分可以以相反的方式取向,使光导向面板的两个相反的边缘。
[0054]多层结构110位于反射部分114、反射部分202、反射部分204处或位于反射部分114、反射部分202、反射部分204上。可替代地,多层结构可以仅位于反射部分114和反射部分202上并且不同类型的涂层(或无涂层)可以位于反射部分204上。在图1中示出的实施方案中,多层结构110位于面板部分106与面板部分108之间。
[0055]在该实施方案中,多层结构110对于可见光是抗反射的而对于入射的UV辐射是反射的。因此,IR辐射的一部分和UV辐射的一部分通过倾斜的反射部分被反射并且朝着面板100的边缘重新导向。然而,本领域的技术人员应理解,可替代地,多层结构110可以被布置成对分可见光的一部进行重新导向,所述被重新导向的可见光可以被用于利用合适的光学耦合器、导向器和光提取器对建筑物的室内部分进行照明。
[0056]在该实施方案中,与多层结构110相邻的是附加层118,附加层118包括具有相对宽的能带隙的纳米尺寸或微米尺寸的稀土氧化物颗粒,以使得合适的辐射的散射是有效无损耗的(无吸收的)。另外,层118包括将面板部分106与面板部分108耦接的环氧树脂。层118还可以包括发光材料。
[0057]图3和图4示出了根据本发明的实施方案的系统。系统300包括光谱选择性面板302,光谱选择性面板302与参照图1描述的光谱选择性面板100很大程度上相同,但是不包括光伏元件。系统100包括光学光親合器304,光学光親合器304被定位并且被布置成接收导向面板300的边缘的光。光学光耦合器304包括通常平坦并且基本为三角形的部分306,其中通过全内反射将光导向光导308。光学光親合器具有端面310,端面310的形状与面板300的端面的形状近似并且利用合适的光学胶使端面310与至面板300耦接。
[0058]光学光导308被布置成用于通过全内反射对光进行导向并且包括反射器部分312。反射器部分312设置在光学光导308内并且被布置成对从光导308出射的光进行反射。反射器部分可以例如被设置在建筑物的内部部分内,使得利用可以形成建筑物的窗的一部分的面板300可以收集日光并且光导308可以将日光从光学光親合器304定向至反射器部分312,使得日光从光导306离开并且可以用于建筑物的内部照明。
[0059]光学耦合器304和光导308通常具有矩形截面形状并且可以包括合适的光学透射材料,例如聚合材料。
[0060]现在将更加详细地描述多层结构110。多层结构110为边缘滤光涂层设计类型并且利用RF溅射技术由包括A1203、Si0jPTa 205的层形成。在该实施方案中,这样的涂层的总厚度为4 μ m至8 μ m,并且在部件层的序列内的光学材料的顺序可以根据所选择的设计而变化。退火实验(在600°C下进行3小时,其中升降温速率为5°C /min)证明了良好的机械稳定性、压力暴露相关稳定性、热暴露相关稳定性和粘附稳定性。
[0061]多层结构110被布置成使得总太阳IR辐射能的一部分包含在700nm至1700nm的波长范围内并且在光学上透射仅约4%。在该实施方案中,多层结构110还对300nm至410nm的大致范围内的宽UV波段太阳辐射具有太阳辐射的高反射率(>90%或甚至>98% )0另外,多层结构110在接近约400nm处具有相当陡峭的光谱透射响应斜率,使得福射透射从对于波长刚好低于400nm至415nm的近零水平(低于5% )增加至在近400nm至420nm的相邻紫外辐射区域内已超过60%至80%的显著光学透射水平。该斜率的陡度被定义为每纳米带宽的透射率变化的百分比。在UV至可见光的透射斜率位于400nm附近的情况下,多层结构110具有8% T/nm至10% T/nm的UV至可见光的透射斜率正切值。
[0062]可以通过透射辐射波段的80% T水平的带宽(以nm为单位)相对在相同透射波段的最大带宽一半处的全部宽度之比来描述可见透射响应区域的“稳定性”。多层结构110具有超过0.9的响应稳定性。
[0063]多层结构110还被布置成在接近约700+/-100nm处具有陡峭光谱透射响应斜率,以使得透射率从对于波长在400+/-20nm以上但在700+/_100nm以下的可见段水平内的水平(通常超过60%至80% )下降至在接近700nm附近的相邻红光或近IR辐射区域内的已不超过5%至10%的相当小的光透射水平,其中设计在700nm附近发生显著的透射变化。
[0064]可以通过每纳米带宽的透射率变化的百分比来表征该光谱透射减少斜率的陡度。多层结构110被布置成使得在可见至IR透射响应斜率通常被位于光谱的700nm(+/-20nm)或750nm(+/-20nm)附近的情况下,可见光辐射波段至近红外太阳辐射的斜率正切值为约-2.5% T/nm 至-3% T/nm。
[0065]然而,如上所述多层结构110还可以可替代地被布置成具有不同的反射特性,并且对于可见光的一部分可以是反射的(特别是关于其中将面板100用于提供室内空间的照明的光的应用)。
[0066]下面将总结多层结构110的设计。多层结构110包括介电材料层。所述三重堆叠体中的每个堆叠体通常包括多于10个部件层。可以利用合适的软件程序和高性能的针法优化或随机优化,或者遗传算法来将层的特性计算如下:
[0067]S {a} (L/2HL/2)m {b} (L/2HL/2)n {c} (L/2HL/2)p {d} (LMHML)q
[0068]S标识基底相对于膜序列的位置,并且L、Η和Μ表示相应材料的四分之一波的光学厚度层。相对于基础设计波长,在每组括号中的设计波长根据在“ Η ”括号中的在前乘法因子而变化。例如,对于500nm的设计波长,在子堆叠{2.0} (HLM) 10中的光学层厚度被计算为对于在“0”括号内的子堆叠内的所有层为lOOOnm。因此,每个层“Η”的物理厚度为lOOOnm/(4*n(Η))。
[0069]优化算法的目的是针对任意给定应用使子堆叠重复指数m、n、p和q最小化以及使实现所期望的光谱响应形状所需要的总厚度和层数目最小化。另一目的是优化局部(子堆叠的)个别设计波长乘法因子a、b、c和d。如果需要,则任意附加层可以被插入层序列中、子堆叠之间或任意折射率配合层中,以进一步调节多层结构110的所得到的性能和光谱。
[0070]如下提供该设计方法的一个实施方案的实施例:
[0071]S{2.11} (L/2HL/2)12{1.64} (L/2HL/2)8 {2.85} (L/2HL/2)8 {1.4} (LMHML)1
[0072]使用500nm的(基础)设计波长来用于优化并且所用的材料为Ta205、Al203和Si02。沉积序列为61层(厚度为辐射波长的1/4),在该实施例中示出的涂层的总厚度为9.4 μπι。
[0073]通过调节设计次序和单个层的厚度,低波长透射斜率和高波长透射斜率两者可以在光谱
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