红外透射盖板制造技术

一种用于接收入射光(10)的红外透射盖板，入射光(10)包括入射可见光和入射近红外光，可见光被限定为波长介于380nm和700nm之间(不包括700nm)的光，近红外光被限定为波长介于700nm和2000nm之间的光，其特征在于，所述红外透射盖板(1)包括：‑红外透射装置，其设置为通过所述红外透射盖板透射至少65％的所述入射近红外光，‑可见光透射装置，其设置为通过所述红外透射盖板对尽可能少地透射入射可见光，入射可见光的波长低于600nm，优选地低于650nm，更优选地低于700nm(不包括700nm)，‑反射装置，其设置为将所述红外透射盖板的所述入射可见光的一部分反射到所述入射光侧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及彩色盖板和色膜领域。更特别地，本专利技术涉及可以用在近红外光必须通过位于红外敏感设备前的盖板透射的应用中的红外透射盖板。
技术介绍
虽然可用的太阳能技术存在广泛的多样化，但是太阳能系统在建筑实践中仍然不被认为是主流技术。迄今为止，对大多数光伏系统仅针对吸收最大光子数的效率进行优化，并由此导致深蓝色或理想的黑色外观。市场上的大多数光伏电池是带有连接带的晶体电池，其外观并不富有美感。太阳能技术在建筑物上缺乏广泛使用的原因之一在于：建筑师之间缺乏一体化可能性的意识和知识并且缺乏为建筑一体化设计的太阳能产品。同时，存在将建筑物从能源用户转变为能源生产商的近期趋势。广泛传播的在建筑物的屋顶上增加太阳能板的老旧概念已经演变了，并且已经做了许多努力以将科学施工技术与光伏科学和技术融合在称为建筑一体化光伏技术(Building Integrated Photovoltaics)中。正在不断寻求将太阳能光伏元件集成到建筑物中的建筑的、结构的及美学的解决方案，从而使得能够将能源发电渗透到日常结构中，诸如家庭、学校、办公室、医院以及各种建筑物。在越来越多的应用中，色膜需要同时满足四个基本准则。-色膜应该具有非常高的近红外透射率；-应该在反射中提供各种各样的彩色效应；-通过色膜透射的可见光强度应该足够小，使得当附接到物体上时，该物体对观察者不可见。可接受的可见光透射量取决于颜色及物体的不同区域的颜色对比度。对于PV(photovoltaic，光伏)应用，通过色膜透射的余光可以转化为电。-还要求所产生的反射彩色效应对入射光在膜上的入射角和/或位于色膜的入射光侧的观察者的视角极其不灵敏。在一个方法中，将前端彩色玻璃与光伏模块集成，诸如在以下公开文件中所解释的：“Efficiency of silicon thin-film photovoltaic modules with a front colored glass(具有前端彩色玻璃的硅薄膜光伏模块的效率)，S.Pélisset等，Proceedings CISBAT 2011,37-42”。该方法并未实现以上提及的四个准则。而且该方法成本高，使得需要大量的太阳能元件并且使得在生产过程中不易于集成。色膜领域内的现有技术公开了具有针对特定颜色的可见光透射率的彩色滤光片、或者具有特定颜色的特定反射率的彩色滤光片并且还具有较高的近红外透射率的彩色滤光片。文献US 5,502,595中公开了一个示例，该示例公开了通过PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)方法来实现多层彩色滤光片。这种彩色滤光片的缺点在于一部分可见光被透射掉了。US 5,502,595中公开的其中一个滤光片中，虽然透射了高透射率的近红外光，但是可见光谱的至少50％的红色部分通过了滤光片。文献US 5,502,595并未公开从彩色滤光片反射的一部分可见光的预选色谱。在EP 1837920A1公开的另一方法中，公开了红外透射覆盖层，该红外透射覆盖层透射近红外光并反射部分可见光以使膜显示特定的颜色。可见光被介质多层部分地反射。为了避免可见光透过该膜，在介质多层的入射光侧的相对侧设置了诸如黑色涂料之类的黑色吸收层。这种方法的局限性在于：颜色外观效应取决于入射光束的入射角。此外，所公开的设备完全阻断了全部可见光，由于该设备吸收了全部残余的透射可见光，因而使得该设备不太适用于PV应用。虽然该残余的可见光可以是膜上的一小部分入射光，但对于PV电池来说将该残余的光转化为电仍然是重要的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新的色膜，该新的色膜被用作待置于近红外光电转换设备前端的红外透射盖板，并具有向位于红外透射盖板的入射光侧的观察者呈现预定的均匀颜色的附加属性，同时隐藏在所述红外透射盖板之后的任何物体，例如近红外灵敏光电转换设备。感知到的颜色还基本上与入射光的入射角和/或观察者的视角无关。在寻找创新的解决方案以将光伏元件与建筑物集成并考虑这些光伏元件的美观方面时完成了本专利技术，从而允许使光伏元件在与新的或现有的诸如屋顶或外墙之类的构造集成上更具吸引力为了解决上述问题，本专利技术已找到一种方案，该方案包括提供本专利技术的彩色滤光片，该彩色滤光片可以被设置在光伏元件或光电转换设备上。彩色滤光片限定为红外透射盖板或盖板或彩色层或板，向其上安装有该彩色滤光片的元件提供了颜色均匀的外观。将本专利技术的红外透射盖板设置在例如红外光敏设备的前端使得能够对观察者隐藏光敏设备的光敏部分的连接元件、边界或其它不美观的特征和/或颜色。同时，必须确保光敏元件或设备保持可接受的光敏效率，因此彩色滤光片必须保证高红外透射率。色膜还应该透过未用来创建彩色反射效应的残余的可见光。在色膜被设置在光电设备上的情况中恢复该残余的光很重要，这是在因为任何小的改进、甚至仅是百分之几的入射光，在光伏领域的光电转换效率中是重要的。虽然当前本专利技术已经主要发展用于光伏应用，所专利技术的彩色滤光片可以用于与光伏元件或设备在建筑物或商业产品中的美学一体化(esthetic integration)领域不同的其它应用。例如，彩色滤光片可以用于必须给外界观察者呈现颜色外观的温室。色膜可以具有包括白色的任意颜色外观。所专利技术的色膜使得能够为给定问题提供解决方案。更具体地，本专利技术涉及用于接收入射光的红外透射盖板，入射光限定为具有至少一部分入射可见光和至少一部分入射近红外光的光，可见光限定为波长介于380nm和700nm之间(不包括700nm)的光，近红外光限定为波长介于700nm和2000nm之间的光。该红外透射盖板包括：-红外透射装置，其设置为通过所述红外透射盖板透射至少65％的限定在700nm和2000nm之间的入射近红外光，所述65％为在700nm和2000nm范围内的所述入射红外光的平均透射率。-可见光透射装置，其设置为通过所述红外透射盖板尽可能少地透射入射可见光，该入射可见光的波长低于600nm，优选地低于650nm，更优选地低于700nm(不包括700nm的波长)，所述尽可能少的透射率优选地低于20％，优选地低于15％，并且更优选地低于10％。尽可能低的低透射率值使得能够隐藏任何其前设置有所述红外透射盖板的底层结构或设备或元件。-反射装置，其设置为将所述红外透射盖板的所述入射可见光的一部分反射到所述入射光侧。反射的所述部分(还定义为反射的可见光)优选地高于10％，优选地高于20％，并且更优选地高于40％，所述反射值被定义为所述部分在所述红外透射盖板上的反射强度和入射强度之比。所述红外透射盖板还包括干涉多层，所述干涉多层与所述红外透射装置和所述可见光透射装置以及所述反射装置形成多层，所述干涉多层对于在该干涉多层上法线入射的波长低于700nm(不包括700nm)的可见光具有低于10％的平均透射率。该红外透射盖板可以根据不同的类型来实现：第一类、第二类和第三类红外透射盖板。提供三种互补类型的所述红外透射盖板使得能够覆盖该红外透射盖板各种各样的颜色外观的可能性。这些颜色外观基本上与入射光的入射角和/或观察者的视角无关。所述第一类、第二类和第三类红外透射盖板中的每一个包括所述干涉多层，并且该干涉多层在各自的第一类、第二类和第三类红外透射盖板中被称为第一干涉多层、第二干涉多层和第三干涉多层。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于接收入射光(10)的红外透射盖板(1)，所述入射光(10)包括入射可见光和入射近红外光，可见光被限定为波长介于380nm和700nm之间且不包括700nm的光，近红外光被限定为波长介于700nm和2000nm之间的光，其特征在于，所述红外透射盖板(1)包括：‑红外透射装置，其设置为通过所述红外透射盖板透射至少65％的所述入射近红外光，‑可见光透射装置，其设置为尽可能少地透射可见光，以使当所述可见光透射装置附接到物体上时，该物体对观察者不可见，‑反射装置，其设置为将所述红外透射盖板的所述入射可见光的一部分反射到入射光侧，所述红外透射盖板还包括干涉多层，所述干涉多层与所述红外透射装置和所述可见光透射装置以及所述反射装置形成多层，所述干涉多层对该干涉多层上的法线入射的可见光具有低于10％的透射率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.10 EP PCT/EP2014/0572531.一种用于接收入射光(10)的红外透射盖板(1)，所述入射光(10)包括入射可见光和入射近红外光，可见光被限定为波长介于380nm和700nm之间且不包括700nm的光，近红外光被限定为波长介于700nm和2000nm之间的光，其特征在于，所述红外透射盖板(1)包括：-红外透射装置，其设置为通过所述红外透射盖板透射至少65％的所述入射近红外光，-可见光透射装置，其设置为尽可能少地透射可见光，以使当所述可见光透射装置附接到物体上时，该物体对观察者不可见，-反射装置，其设置为将所述红外透射盖板的所述入射可见光的一部分反射到入射光侧，所述红外透射盖板还包括干涉多层，所述干涉多层与所述红外透射装置和所述可见光透射装置以及所述反射装置形成多层，所述干涉多层对该干涉多层上的法线入射的可见光具有低于10％的透射率。2.根据权利要求1所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述红外透射盖板至少包括：-前板(210)，其设置在所述红外透射盖板(1)的入射光侧，-散射层(220)，其设置在所述前板的入射光侧的相对侧上，-第一多层(230)，其设置在所述散射层(220)上，所述第一多层(230)包括所述干涉多层，所述干涉多层被称为第一干涉多层并包括至少一个吸收层，所述前板(210)、所述散射层(220)和所述第一多层(230)互相配合以形成所述红外透射装置、所述可见光透射装置和所述反射装置。3.根据权利要求2所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述前板(210)基于从包括以下各项的组中选择的材料：玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯呋喃酸脂聚合物、基于缩聚物(聚二环戊二烯)的聚合物、氟基聚合物、无色聚酰亚胺(CP)、纤维素、PEEK聚合物及其组合。4.根据权利要求2或3所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述散射层(220)基于从包括ZnO、SnO2:F、热或紫外固化丙烯酸基树脂或环氧基树脂及其组合的组中选择的材料。5.根据权利要求2至4中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述散射层(220)的厚度介于0.1μm和10μm之间，优选地介于0.4μm和2μm之间。6.根据权利要求2至5中任一项所述的红外透射盖板，其特征在于，所述散射层(220)包括位于入射光侧的相对侧的纹理表面(221a)，所述纹理表面(221a)包括设置为周期性或随机分布的表面纳米结构的纳米体(221)，所述纳米体(221)设置在所述散射层(220)的平面内，所述纳米体(221)包括峰和谷以使峰到峰的平均距离介于0.2μm和2μm之间，并使均方根粗糙度介于5nm和300nm之间，其特征进一步在于，在随机分布的表面纳米结构的情况下，所述表面纳米体(221)的相关长度小于1μm，优选地小于0.5μm。7.根据权利要求6所述的红外透射盖板，其特征在于，所述纳米体(221)的尺寸范围基本与所述入射可见光选择的预定部分的波长范围相等。8.根据权利要求2至7中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第一干涉多层基于从包括以下各项的组中选择的材料：TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、MgF2，并且所述第一干涉多层包括从包括以下各项的组中选择的至少一个层：非晶硅(a-Si:H)、微晶硅(μc-Si:H)、氧化硅合金(SiOx)、锗(Ge)、硅锗(SiGe)合金。9.根据权利要求2至8中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第一多层(230)包括第一密封层(240)，所述第一密封层(240)设置在所述第一多层(230)的入射光侧的相对侧。10.根据权利要求9所述的红外透射盖板，其特征在于，所述第一密封层(240)基于从乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)、聚氨酯(TPU)、热塑性聚烯烃(TPO)、硅酮弹性体、环氧树脂及其组合中选择的材料。11.根据权利要求1所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述红外透射盖板至少包括前板(310)和设置在所述前板(310)上的第二多层(320)，所述第二多层(320)至少包括称作第二干涉多层的所述干涉多层，所述第二干涉多层包括至少一个吸收层，所述前板(310)与所述第二多层(320)相互配合以形成所述红外透射装置、所述可见光透射装置和所述反射装置。12.根据权利要求11所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述前板(310)基于从包括以下各项的组中选择的材料：玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯呋喃酸脂聚合物、基于缩聚物(聚二环戊二烯)的聚合物、氟基聚合物、无色聚酰亚胺(CP)、纤维素、PEEK聚合物及其组合。13.根据权利要求11或12所述的红外透射盖板，其特征在于，所述第二干涉多层基于从包括以下各项的组中选择的材料：TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、Al2O3、SiO2、Si3N4、MgF2、a-Si、μc-Si:H、锗、SiOx、硅锗合金或其组合。14.根据权利要求11至13中任一项所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第二干涉多层包括多个聚合物层，所述多个聚合物层被设置为使得相邻的聚合物层具有不同的折射率。15.根据权利要求14所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第二干涉多层基于从包括聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的组中选择的材料。16.根据权利要求14或15所述的红外透射盖板(1)，其特征在于，所述第二干涉多层包括至少一个聚合物层，所述至少一个聚合物层包括吸收可见光光谱的至少一部分的物质。17...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·巴立夫，乔迪·艾斯卡雷·帕劳，洛尔伊曼纽尔·佩雷埃比，李恒宇，
申请(专利权)人：瑞士CSEM电子显微技术研发中心，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH