太阳能装置的制造方法_4

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” 和 “TINUVIN900” 得自纽约州塔里敦市汽巴特种化学品公司(Ciba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, N.Y.)的那些吸收剂)。另外,UV吸收剂可与受阻胺光稳定剂(HALS)和/或抗氧化剂联合使用。示例性HALS包括以商品名“CHIMASSORB 944”和“TINUVIN 123”得自汽巴特种化学品公司(CibaSpecialty Chemicals Corp.)的那些HALS。示例性抗氧化剂包括以商品名“IRGANOX 1010”和“ULTRAN0X 626”得自汽巴特种化学品公司(Ciba Specialty Chemicals Corp.)的那些抗氧化剂。
[0068]UV吸收层中可包括其他添加剂。非色素性微粒氧化锌和氧化钛也可用作UV吸收层中的阻挡或散射添加剂。例如,可将某些纳米级粒子分散于聚合物或涂布基底中,以使紫外线辐射劣化程度最小。纳米粒子对可见光是透明的,同时散射或吸收有害的UV辐射,从而减少对热塑性塑料的损害。美国专利5,504, 134(Palmer等人)(例如)描述了通过使用直径为约0.001微米至约0.20微米(在一些实施例中直径为约0.01微米至约0.15微米)的粒度范围的金属氧化物粒子来减弱因紫外线辐射引起的聚合物基底劣化。例如,美国专利5,876,688 (Laundon)描述了制备微粉化氧化锌粒子的方法,所述微粉化氧化锌粒子足够小从而在作为紫外线阻挡剂和/或散射剂掺入进油漆、涂料、面漆、塑料制品和化妆品中时是透明的。这些可减弱紫外线辐射的粒度在10nm至lOOnm范围内的细小粒子(例如,氧化锌和氧化钛)可得自(例如)新泽西州南普伦菲尔德市科博产品有限公司(KoboProducts, Inc., South Plainfield, NJ)。阻燃剂也可作为添加剂掺入到UV吸收层中。
[0069]紫外光保护层的厚度取决于由Beer-Lambert定律计算的特定波长下的光密度目标。在典型实施例中,紫外光吸收层在380nm下的光密度大于3.5 ;在390nm下的光密度大于1.7 ;并且在400nm下的光密度大于0.5。本领域普通技术人员将认识到,光密度在制品的长使用寿命期间必须保持相当恒定,以便提供预期的保护功能。
[0070]在一些实施例中,紫外光保护层为多层紫外光反射镜(多层UV反射镜)。多层UV反射镜反射UV光;例如,UV光在法向入射角下被反射的至少一部分为至少30% (在一些实施例中,至少40 %、50 %、60 %、70 %、80 %、90 %或甚至至少95 % )。多层紫外光反射镜通常为如下多层光学膜,所述多层光学膜反射约350nm至约400nm (在一些实施例中,300nm至400nm)的光波长。在一些实施例中,这些波长包括在光伏电池或太阳能集热器的吸收带宽内。可根据上文所述的用于制备多层光学膜的技术来制备多层紫外光反射镜,不同的是用于层对(如,在一些实施例中,第三光学层和第四光学层)的聚合物、层厚、和层的数量被选择用于反射UV光。制备多层光学膜的聚合物通常被选择为使其不吸收300nm至400nm范围内的UV光。用于制备多层UV反射镜的示例性的合适聚合物对包括聚对苯二甲酸乙二醇酯与四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯共聚物;聚(甲基丙烯酸甲酯)与四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯共聚物;聚对苯二甲酸乙二醇酯与SP0X ;聚(甲基丙烯酸甲酯)与SP0X ;间同立构聚苯乙烯与四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯共聚物;间同立构聚苯乙烯与SP0X ;改性聚烯烃共聚物(例如,EVA)与四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯共聚物;热塑性聚氨酯与四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯共聚物;以及热塑性聚氨酯与SP0X。在一些实施例中,将四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯共聚物的共混物(以商品名“DYNE0N THV”(如,220级或2030级)得自明尼苏达州奥克代尔市戴尼昂公司(Dyneon LLC,Oakdale, MN))与PMMA结合使用以获得反射300-400nm的多层UV反射镜,或者与PET结合使用以获得反射350_400nm的多层反射镜。通常,总共100至1000层的聚合物组合适用于本发明。多层UV光反射镜的示例可见于(例如)国际专利申请公布W0 2010/078105 (Hebrink等人)。
[0071]在其中可见光透射反射器包括多层UV反射镜的一些实施例中,多层UV反射镜包含UV吸收剂(包括上文所述的UV吸收剂中的任何一种)。UV吸收剂可位于(例如)一个或多个光学层中或者位于多层UV反射镜的光学层叠堆任一侧的一个或多个非光学表层中。
[0072]尽管可将UV吸收剂、HALS、纳米粒子、阻燃剂、和抗氧化剂添加到UV保护层,但在其他实施例中,可将UV吸收剂、HALS、纳米粒子、阻燃剂、和抗氧化剂添加到多层光学层自身中和/或任选的非光学表层或耐久面涂层。还可将荧光分子和光学增白剂添加到UV保护层、多层光学层、任选的耐久面涂层、或它们的组合。
[0073]在一些实施例(包括其中可见光透射反射器包括UV保护层(如上述实施例的任何一者中所述)的实施例)中,可见光透射反射器表现出耐UV光劣化性。可利用描述于ASTM G155中的风化周期(2005年10月)和在反射模式下工作的D65光源来确定耐UV光劣化性。在一些实施例中,在指出的测试下,可见光透射反射器未显著地改变颜色、雾度、或透射比,并且未显著地断裂、剥离、或分层。在一些实施例中,当在340nm下曝光至少18,700kJ/m2之后,使用该可见光透射反射器的CIE L*a*b*标度获得的b*值增加10或更小(在一些实施例中,5或更小、4或更小、3或更小、或者甚至2或更小)。在一些实施例中,当在340nm下曝光至少18,700kJ/m2之后,该可见光透射反射器的雾度相对初始雾度显示的差值为至多20% (在一些实施例中,至多15%、10%、5%、2%或者甚至至多1% )。在一些实施例中,当在340nm下曝光至少18,700kJ/m2之后,该可见光透射反射器的透射率相对初始透射率显示的差值为至多20% (在一些实施例中,至多15%、10%、5%、2%或者甚至至多1% )。
[0074]在一些实施例(包括其中可见光透射反射器包括UV保护层(如上述实施例的任何一者中所述)的实施例(包括其中UV保护层为UV反射镜的实施例))中,可见光透射反射器对于可见光光谱的至少一部分保持为可见光透射的。即,UV保护层也为至少部分地可见光透射的。
[0075]在一些实施例中,可见光透射反射器可包括如下层,所述层包括红外吸收粒子以吸收未反射到光伏电池上的红外光中的至少一些。红外吸收粒子可包括在(例如)一些光学层中或者非光学表层中。红外线辐射吸收性纳米粒子可以包括优先吸收红外线辐射的任何材料。适用材料的示例包括金属氧化物(例如锡、锑、铟和锌的氧化物)以及掺杂型氧化物。在一些实施例中,金属氧化物纳米粒子包括氧化锡、氧化锑、氧化铟、掺铟的氧化锡、掺锑的氧化铟锡、氧化锑锡、掺锑的氧化锡或其混合物。在一些实施例中,金属氧化物纳米粒子包含氧化锑(ΑΤ0)和/或氧化铟锡(ΙΤ0)。包含红外吸收粒子可为有用的,例如用于防止非反射红外光中的至少一些进入其中安装有本文所述的太阳能装置的建筑物或结构中。
[0076]在一些实施例中,该可见光透射反射器包括粘结层(例如)以将具有不同反射带宽的两个多层光学膜附接在一起或者将多层光学膜附接到任一实施例中的UV保护层。当本文所述的太阳能装置在使用中暴露于室外元素时,任选的粘结层可有利于膜的粘合并且可提供长期稳定性。
[0077]任选的粘结层可为有机的(如,聚合物层或粘合剂)、无机的、或它们的组合。示例性的无机粘结层包括无定形二氧化娃、一氧化娃和金属氧化物(如,五氧化二钽、二氧化钛和氧化铝)。可通过任何合适的手段提供粘结层,包括蒸汽涂布、溶剂浇注和粉末涂布技术。在一些实施例中,任选的粘结层通常基本上不吸收(如,吸收率小于0.1 (在一些实施例中,小于0.01、0.001或者甚至小于0.0001) 400nm至2494nm波长范围内的光。可用的粘合剂粘结层包括压敏粘合剂、热固性粘合剂、热熔粘合剂、以及它们的组合。示例性的可用粘合剂粘结层包括以商品名“光学透明的层合粘合剂8141 (OPTICALLY CLEAR LAMINATINGADHESIVE 8141) ” 和“光学透明的层合粘合剂 8171 (OPTICALLY CLEAR LAMINATINGADHESIVE 8171) ”得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company, St.Paul, MN)的光学透明的丙烯酸类压敏粘合剂(25微米厚);如在美国专利7,371,464B2 (Sherman等人)中所述的增粘粘合剂;以及如(例如)在美国专利申请公布2011/0123800 (Sherman等人)中所述的非有机硅压敏粘合剂。粘结层的其他示例包括聚二有机硅氧烷聚乙二酰胺(P0X),包括改性(例如具有官能团磺酸)的CoPET,聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏二氟乙烯(PMMA/PVDF)共混物,具有官能化共聚单体的改性烯烃(例如马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸或乙酸乙烯酯)。另外,UV固化或热固化丙烯酸酯、有机硅、环氧树脂、硅氧烷、聚氨酯丙烯酸酯可适合用作粘结层。粘结层可任选地包含如上所述的UV吸收剂并且可任选地包含常规的增塑剂、增粘剂、或它们的组合。粘结层可利用常规成膜技术来施加。由于粘结层为可见光透射反射器的部分,则粘结层至少部分地透射可见光。
[0078]在一些实施例中,该可见光透射反射器包括耐久面涂层以有助于防止太阳能聚光反射镜因暴露于室外元素而产生的过早劣化。耐久面涂层通常耐磨和耐冲击,并且既不妨碍对应于光伏电池或太阳能集热器的吸收带宽的选定带宽的光的反射也不妨碍可见光的透射。耐久面涂层可包括以下非限制性示例中的一者或多者:PMMA/PVDF共混物、热塑性聚氨酯、可固化聚氨酯、CoPET、环烯烃共聚物(C0C)、含氟聚合物及其共聚物(诸如,聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯六氟丙烯(FEP),以及得自四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物(THV))、热塑性及可固化丙烯酸酯、交联丙烯酸酯、交联氨基甲酸酯丙烯酸酯、交联氨基甲酸酯、可固化或交联的聚环氧化合物和聚二甲基硅氧烷草酰胺共聚物(SP0X)。还可采用可剥离的聚丙烯共聚物表层。或者,硅烷二氧化硅溶胶共聚物硬涂层可以用作耐久面涂层,以改善耐刮擦性。耐久面涂层可含有如上所述的UV吸收剂、受阻胺光稳定剂HALS和抗氧化剂。涂布有此类耐久面涂层的可见光透射反射器通常在面涂层在高温下完全固化之前为可热成形的。固化温度取决于所选材料,但可为(例如)80°C并持续15分钟至30分钟。
[0079]多种方法可用于评价耐久面涂层的耐冲击性或耐磨性。Taber磨耗测试是一种确定膜的耐磨性的测试,并且耐磨性被定义为材料经受诸如磨擦、刮擦、或侵蚀之类的机械作用的能力。根据ASTM D1044(2008)测试方法,500克负载被放置在CS-10磨耗机轮的顶部,并允许在4平方英寸试件上旋转50周。测量Taber磨耗测试之前和之后的样品反射率,结果通过反射率变化%来表示。在一些实施例中,期望反射率变化%小于20% (在一些实施例中,小于10%或者甚至小于5% )。其他适合的机械耐久性测试包括裂断伸长、铅笔硬度、喷砂测试和筛砂磨耗测试。耐久面涂层还可提高可见光透射反射器的耐候性,这可通过如上所述的ASTM 6155(2005年10月)来评价。
[0080]在一些实施例中,该多层光学膜成形为反射到多个光伏电池或太阳能集热器上的多个反射表面。
[0081]在一些实施例中,该多层光学膜存在于由多个着陆区域分开的多个平行脊中,并且其中多个光伏电池或太阳能集热器位于这多个着陆区域中。在一些实施例中,每个着陆区域具有单行光伏电池或太阳能集热器,如图1A、图2和图3中所示。
[0082]在一些实施例中,本文所述的太阳能装置还包括各自具有相背对的第一脊面和第二脊面的多个平行脊,其中该可见光透射反射器位于每个第一脊面上,并且其中该光伏电池或太阳能集热器位于每个第二脊面上。在一些实施例中,位于该第二脊面上的光伏电
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