专利名称：耐候银镜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种耐侯银镜及其制备方法，具体涉及--种适用于槽式太阳能热发电
的大面积弯曲聚焦高效反射的耐侯银镜及其制备方法。
背景技术：
人们对于太阳能热发电技术的认识，已经到达了相当高的水平，其中尤其是槽式 太阳能热发电技术，业已进入商用时代。 槽式太阳能热发电技术，是利用太阳能(光)通过高效反射银镜，聚焦在中间存在 介质水的热管上，使介质水在较短时间内汽化增压，最终由高压蒸汽驱动汽轮发电机发电。
由此可见，决定所述槽式太阳能热发电效率的 -个重要因素，是反射银镜的反射 率。目前已有银镜的反射率在90%以下。由于所述槽式太阳能热发电技术装备，是在露天 环境下工作的，它要经受风霜雨雪,严寒酷暑和大气中酸碱物的考验，因此所述银镜的反射
率和使用寿命，两者便成为所述槽式太阳能热发电技术装备的关键和人们研究的课题。
事实上，银镜的制备技术，早在100多年之前，人们就成功地掌握了，例如人们日 常生活中常常用来照脸的镜子。科技工作者通过实验，认识并掌握了银是一种性价比优异 的反光材料，而成功地将银镀布在透明基板上，例如镀布在无机玻璃或有机玻璃上制成了 银反射镜。但有鉴于银与透明基板的结合能力(或称粘结力)较低，以致银层很易于从基 板上脱落下来；于是人们便在所述基板上先镀上一层中间粘结层(例如A1203粘结层)，再 在中间粘结层表面镀上银反射层，并在银反射层表面镀--匕一层保护层(例如A1^3保护层)， 诸如中国专利公开号CN1834701A那样,取得了很好的效果,并在相机或投影机等光学产品 中应用。 由于所述太阳能热发电技术装备所使用的银镜的工作环境之恶劣程度，与所述光 学产品的反射镜有着天壤之别。因而研发一种反射率高，工作可靠，使用寿命长的耐侯银 镜，便成为发展太阳能热发电技术的一个至关重要的迫切期待。 由于Al2()3中间粘结层或保护层，还是银反射层的镀层厚度， 一般在20()mri以下 (A1203镀层为20 50nm，银层为150 200nm)，因此，所述镀层实际上是--种薄薄的镀膜。
科技工作者开发了许多种制备所述镀膜的方法，例如溶胶-凝胶法，热分解喷射 法，化学气相沉积法和磁控溅射法等等。溶胶 凝胶法制备的薄膜膜层均匀度很难控制，热 分解喷射法和化学气相沉积法制备的薄膜与基底的附着力较差，容易脱落。而磁控溅射法， 能够获得附着力好，厚度均匀而致密的薄膜。但这种已有的磁控溅射法一般采用的是双靶 磁控溅射法，还不能适应太阳能热发电技术装备的耐侯银镜多元素多层镀膜的需求。因此， 研发一种适用于太阳能热发电技术装备耐侯银镜的制备方法，便成为发展太阳能热发电技 术的与研发所述耐侯银镜同样至关重要的迫切期待。
发明内容
本发明旨在提供一种反射率高,工作可靠,使用寿命长的耐侯银镜，以满足太阳能热发电技术事业的需要。 本发明还旨在提供一种方法合理，镀层粘附力强，制备成本较低，能耗相对较少的制备上述耐侯银镜的方法，满足本发明所述耐侯银镜的生产需要。 本发明实现其所要实现目的的技术构想主要有两个方面。 一是在已有技术的Al2()3保护层表面，增加氧化硅(Si0x)保护层。充分发挥SiOx保护层的耐腐蚀性，耐潮性，耐磨性和膜层牢固等特点，有效提高本发明耐侯银镜的耐侯性能和使用寿命，二是采用多靶中频反应磁控溅射机,并提供合理先进的制备工艺参数，以有效提高镀膜的质量和降低制备成本。 基于上述技术构想，本发明实现其第1个目的的技术方案是 —种耐侯银镜，包括透明基板，镀布在透明基板一侧面....匕的第一 A1203粘接层，镀布在第一 A1203粘接层表面的Ag反射层,镀布在Ag反射层表面的第二 A1203粘接保护层，其创新点在于，第二 A:l.2()3粘接保护层表面镀布有Si()x保护层。由以上所给出的技术方案可以明了，由于SiOx保护层的存在，有效提高了本发明耐侯银镜工作的可靠性和使用寿命。 本发明还主张，在Si0x层表面，涂布有至少2层防水保护高分子油漆层。由于所述高分子油漆层的存在，可以更进一步提高本发明耐侯银镜抗腐蚀的能力，进一步提高了工作可靠性和使用寿命。 本发明还主张，所述Si0x保护层，是Si0保护层或者是Si02保护层。也就是说Si0x保护层，是硅的氧化物层。但就Si0和Si02而论，前者的稳定性比后者要差些，本发明优选的Si()x保护层，是Si()2保护层。 本发明还主张，当所述高分子油漆层是2层的条件下，内层高分子油漆层是双组分环氧快千银镜保护漆UE307层，外层高分子油漆层，是单组分环氧快千银镜保护漆UE312层；当所述高分子油漆层是3层以上时，则所述双组分UE307层，与单组分UE312层相间布置。由于2层以上油漆层相间布置，其耐侯性能将会更好。 本发明还主张，所述透明基板是低铁超白浮法玻璃。当然，并不排除高纯度有机玻璃作为本发明耐侯镜的透明基板。 本发明所主张的，所述第一 A1203粘接层的厚度在20 50nm范围内；所述Ag反射层的厚度在150 2()0nm范围内，所述第二 Al2()3粘接保护层的厚度在20 5()nm范围内；所述SiOx保护层的厚度在150 200nm范围内。试验证明，所给出的镀层厚度是合理的确切的。 本发明还主张，该银镜呈大面积聚焦弯曲状。这里所给出的是适用于槽式太阳能热发电设备的耐侯银镜，当然并不排除其它形状，例如适用于塔式太阳能热发电设备的耐侯银镜。 本发明实现其第2个目的的技术方案是 —种制备如权利要求1所述的耐侯银镜的方法,其创新点在于,采用具有铝靶、硅耙和银耙的多耙中频反应立式磁控溅射镀膜机，依次包括如下步骤； (a)将进行预处理后的透明基板装入所述立式磁控溅射镀膜机的镀膜室中，抽真空至3X10—3Pa ; (b)向镀膜室内通入99. 99 %的氩气，流量200sccm，使镀膜室内气压达到3X10—Ta : (c)在氩气气氛中启动纯度为99.99%铝靶；给镀膜室通入氧气，氧气流量从50sccm到250sccm逐渐增大；启动中频直流电源给铝耙供电，电压800V，电流35A，在镀膜室气压3 X 10—，a的条件下，溅射镀第一 Al2()3层厚度达2(卜5()mn时，停止供氧，关闭供给铝耙的电源； (d)继续供氩气，流量为200sccm，启动银靶中频直流电源，电流50A，电源500V,镀膜室的气压3 X 10 ，a,溅射镀Ag厚度达150nm-200nm时，关闭供给银靶的电源；
(e)启动中频直流电源向铝耙供电，电流35A，电压800V ;供氩、供氧，氩气流量200sccm，氧气流量50-250sccm逐渐增加，镀膜室气压3. 5X 10—，a，溅射镀第二 A1203层厚度达20nm-50nm时，关闭电源，停止供氧； (f)启动中频直流电源向硅耙供电，硅耙纯度99. 999%,电压800V,电流40A，氩气流量2()()sccm,氧气流量50-25()sccni逐渐增加，镀膜室的气压4X 10—Va，溅射镀Si()x层厚度达150-200nm时，关闭电源，停止供氩、供氧，即制得所述耐侯银镜。 本发明还主张，在f步骤镀SiOx保护层之后，还包括在SiOx保护层表面，喷设防水保护高分子油漆层；所述油漆层的喷设，是在所述耐侯银镜从所述中频反应立式磁控溅射镀膜机中取出后，于自然环境中进行的。 本发明还主张，所述高分子油漆层，是由双组分环氧快干银镜保护漆UE307和单组分环氧快千银镜保护漆UE312两种油漆，依次相间喷设的。 上述技术方案得以实施后，本发明耐侯银镜所具有的工作可靠,使用寿命长，适用于全天侯长期工作等特点，是显而易见的；本发明耐侯银镜的制备，由于采用了多靶中频反应立式磁控溅射的方法，而所具有的以下特点，同样是显而易见的。(1)通过溅射纯金属靶，使溅射原子和活性气体进行反应而形成化合物膜，避免了制备高纯化合物靶的繁难，并且能够控制薄膜的化学计量比；(2)容易获得高纯度的金属铝靶材，且金属铝靶材易于加工成型和与磁控靶连接；(3)中频双靶互为阴阳极，溅射效果高，能有效抑制打弧及根除阳极消失现象，从而保证溅射沉积能够稳定进行；(4)金属铝靶材是热的良导体，易于冷却，避免了工作过程的不稳定性；(5)能够在低温条件下沉积Al20j莫，且采用硅靶替代Si(V耙，从而降低了制备成本和能耗,提高了成膜的粘附力；(6)制品耐侯银镜反射率高,反射率达到》92%。
图1是本发明耐侯银镜一种具体实施方式
的结构示意图。
具体实施例方式实施例之一 ，如附图1所示 —种特别适用于槽式太阳能热发电技术装备的耐侯银镜，包括透明基板l，镀布在透明基板1 一侧面上的第一 Al2()3粘接层2,镀布在第一 Al2()3粘接层2表面的Ag反射层3，镀布在Ag反射层3表面的第二 A1203粘接保护层4，第二 A1203粘接保护层4表面镀布有SiOx保护层5。在SiOx层5表面，还涂布有至少2层防水保护高分子油漆层6。所述SiOx保护层5,是Si02保护层。当所述高分子油漆层6是2层的条件下，内层高分子油漆层64是双组分环氧快干银镜保护漆UE307层，外层高分子油漆层6-2，是单组分环氧快干银镜保护漆UE312层。所述透明基板1是低铁超白浮法玻璃。所述第一 A1203粘接层2的厚度在20 50醒范围内;所述Ag反射层3的厚度在150 200nm范围内，所述第二 A1203粘接保护层4的厚度在20 5()nm范围内;所述Si()2保护层5的厚度在150 2()()nm范围内。该银镜呈大面积聚焦弯曲状。
实施方式之二， —种如实施例之一所述耐侯银镜的制备方法，依次按照以下步骤进行
a、对玻璃基板进行清洗、烘干后装入具有两对中频双耙和一个直流单耙的立式镀膜机的镀膜室中，将立式五靶镀膜机抽真空，达3 X 10—3Pa，铝靶纯度达99. 99 % ，硅靶纯度达99. 999 % ，银耙纯度为99. 99 % 。 b、向真空镀膜室内通入99. 99 %的氩气，流量200sccm,使镀膜室内气压达到1. 0X10—屮a。 c、在氩气气氛中启动中频双靶的铝靶，通入纯度为99.99%的纯氧气，流量从50sccm增加到250sccm，电压800V，电流35A，镀膜室气压为3. 5 X 10—Va，启靶溅射，溅射第一 A1203层厚度达20nm-50mn后，终止供氧，中频电源关闭。 d、启动银靶直流电源，电压50()V，电流5()A，继续供氩气，流量2()()sccra，气压达3. 5X 10—'Pa，溅射镀银，Ag层厚度达120nm-200nm时，关闭直流电源。 e、启动中频电源向铝靶供电，电压800V，电流35A，氩气流量200sccm，通入氧气，流量由50sccm逐渐增加到250sccm，气压3. 5X 10 ,a，溅射镀第二 A1203层，厚度达2()nni-5()nm时，关闭电源，停止供氧，停止供氩气。 f、启动中频电源，向硅耙供电，电流40A,电压800V,氩气流量200sccm，氧气流量由50sccm逐渐增至250sccm，镀膜室气压为4. 0 X 10—Va，镀Si02层厚度达150nm-200nm时，关闭电源，停止供氩气,停止供氧气。 g、将经过f步骤镀Si()2膜层的制品，从所述镀膜机的镀膜室内取出，对Si()2镀层表面,先后喷上双组分环氧快干银镜保护漆UE312层和单组分环气快干银镜保护漆UE312层，且每一层所述油漆层都进行烘千处理，其烘千温度为150t:，烘千时间为5min。即制成本发明耐侯银镜。 本发明所制备的耐侯银镜，经测试其反射率达到》92% ;模拟大气条件下例行试验结果显示，其使命寿命达到》1000天。取得了非常明显的效果。
本发明耐侯银镜的使用范围，不受本说明书描述的限制。
权利要求
一种耐侯银镜，包括透明基板(1)，镀布在透明基板(1)一侧面上的第一Al2O3粘接层(2)，镀布在第一Al2O3粘接层(2)表面的Ag反射层(3)，镀布在Ag反射层(3)表面的第二Al2O3粘接保护层(4)，其特征在于，第二Al2O3粘接保护层(4)表面镀布有SiOx保护层(5)。
2. 根据权利要求l所述的耐侯银镜，其特征在于，在Si()x层(5)表面，还涂布有至少2 层防水保护高分子油漆层(6)。
3. 根据权利要求l所述的耐侯银镜，其特征在于，所述SiOx保护层(5)，是Si0保护层 或者是SiC^保护层。
4. 根据权利要求2所述的耐侯银镜，其特征在于，当所述高分子油漆层(6)是2层的条 件下，内层高分子油漆层(6-1)是双组分环氧快干银镜保护漆UE307 >层，外层高分子油漆层 (6-2)，是单组分环氧快千银镜保护漆UE312层；当所述高分子油漆层(6)是3层以上时，则 所述双组分UE307层(6-1),与单组分UE312层(6-2)相间布置。
5. 根据权利要求l所述的耐侯银镜，其特征在于，所述透明基板(1)是低铁超白浮法玻璃。
6. 根据权利要求1所述的耐侯银镜，其特征在于，所述第一A1203粘接层(2)的厚度在 20 50醒范围内;所述Ag反射层(3)的厚度在150 200nm范围内，所述第二 A1203粘接 保护层(4)的厚度在20 5()醒范围内;所述Si()x保护层(5)的厚度在150 2()()nra范围 内。
7. 根据权利要求1至6之一所述的耐侯银镜，其特征在于，该银镜呈大面积聚焦弯曲状。
8. —种制备如权利要求1所述的耐侯银镜的方法，其特征在于，采用具有铝靶、硅靶和 银靶的多靶中频反应立式磁控溅射镀膜机，依次包括如下步骤；(a) 将进行预处理后的透明基板装入所述立式磁控溅射镀膜机的镀膜室中，抽真空至 3X10 3Pa ;(b) 向镀膜室内通入99. 99%的氩气，流量2()()sccni，使镀膜室内气压达到3X 10-卞a ;(c) 在氩气气氛中启动纯度为99. 99%铝靶；给镀膜室通入氧气，氧气流量从50sccm 到250sccm逐渐增大；启动中频直流电源给铝耙供电，电压800V，电流35A，在镀膜室气压 3 X 10，a的条件下,溅射镀第一 A1203层厚度达20-50nm时,停止供氧,关闭供给铝靶的电 源；(d) 继续供氩气，流量为200sccm，启动银耙中频直流电源，电流50A，电源500V，镀膜室 的气压3 X 10—Va，溅射镀Ag厚度达150nm-200nm时，关闭供给银耙的电源；(e) 启动中频直流电源向铝耙供电，电流35A,电压800V;供氩、供氧，氩气流量 2()()sccm，氧气流量50-25()sccra逐渐增加，镀膜室气压3. 5 X 10—Va，溅射镀第二 Al2()3层厚 度达20nm-50nm时，关闭电源，停止供氧；(f) 启动中频直流电源向硅靶供电，硅靶纯度99. 999%,电压800V，电流40A，氩气流量 200sccm,氧气流量50-250sccm逐渐增加，镀膜室的气压4X 10 ,a，溅射镀SiOx层厚度达 150-2()()nm时,关闭电源，停止供氩、供氧，即制得所述耐侯银镜。
9. 根据权利要求8所述的耐侯银镜的制备方法，其特征在于，在f步骤镀SiOx保护层 之后，还包括在SiO,保护层表面，喷设防水保护高分子油漆层；所述油漆层(6)的喷设，是在所述耐侯银镜从中频反应立式磁控溅射镀膜机中取出后，于自然环境中进行的。
10.根据权利要求9所述的耐侯银镜的制备方法，其特征在于，所述高分子油漆层(6)， 是由双组分环氧快干银镜保护漆UE307和单组分环氧快干银镜保护漆UE312两种油漆,依 次相间喷设的。
全文摘要
本发明公开了一种特别适用槽式太阳能热发电的耐候银镜及其制备方法，其所述银镜依次由透明基板、第一Al2O3粘接层、Ag反射层，第二Al2O3粘接保护层和SiOx保护层组成，其制备方法是，采用多靶中频反应立式磁控溅射机，分别依次通过镀第一Al2O3粘接层、镀Ag反射层，镀第二Al2O3粘接保护层，镀SiOx保护层，而制成本发明耐候银镜。本发明具有制成品耐候银镜反射率高，工作可靠，使用寿命长等特点。本发明制备方法具有方法先进合理，制备成本低、能耗少，制成品质量好等特点。
文档编号G02B1/10GK101776778SQ20101011804
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月23日 优先权日2010年2月23日
发明者俞科, 郭廷玮 申请人:常州龙腾太阳能热电设备有限公司