具有图案化盖板和光学干涉层的立面元件制造技术

一种立面元件（1），其包括透明的盖板（2）和安装在盖板（2）上的不透明的背面元件（3），其中，盖板（2）具有面向外部环境的外表面（4）以及面向背面元件（3）的内表面（5）。按照第一方面，外表面（4）具有至少一个图案化区域（8），在所述图案化区域上布置有干涉层（9）。按照第二方面，干涉层（9）布置在内表面（5）上。另外，内表面（5）和/或外表面（4）在每种情况下都具有至少一个图案化区域（8、8'），其中，要么外表面（4）具有至少一个图案化区域（8'），要么附加的干涉层（9'）布置在外表面（4）上。图案化区域（8、8'）具有以下特征：垂直于盖板（2）的平面的高度轮廓，该高度轮廓具有丘和谷，其中，丘和谷之间的平均高度差至少为5µm，图案化区域（8、8'）的至少50％由相对于盖板（2）的平面倾斜的段（10）组成，其中，参考盖板（2）的平面，至少20％的段（10）具有在从大于0°到最大15°范围内的倾斜角，并且至少30％的段（10）具有在从大于15°到最大45°范围内的倾斜角，其中段（10）在每种情况下都是平坦的，并且具有至少为1µm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有图案化盖板和光学干涉层的立面元件
本专利技术属于立面生产的
，并且涉及具有图案化盖板和至少一个光学干涉层的彩色立面元件。立面元件旨在特别地与彩色太阳能模块结合使用。本专利技术进一步扩展到用于生产根据本专利技术的立面元件的方法。
技术介绍
将太阳能模块用作墙或立面元件是目前在经济学上仍然相对小但在生态学上令人感兴趣的市场。特别地，鉴于对分散式能源解决方案和能源中性建筑物的强化的付出，对将太阳能模块用作建筑物围护结构的集成部件的需求正日益增加。太阳能模块的其他令人感兴趣的应用领域是噪声消除墙（道路、铁路)、室外的隐私屏障或温室的墙。这些新的应用对太阳能模块提出了全新的要求，特别是在美观、使用寿命和其他功能性（诸如，密封和热绝缘）方面。特别地，用于此的太阳能模块将必须是以各种形状、尺寸和颜色可获得的，并给出可能的最均匀色感。取决于颜色的来源（吸收/再发射、干涉、折射），太阳能模块自身均匀的表面的颜色可以取决于视角和/或入射角。此外，光的光谱和物理分布（漫射、聚焦）也决定了色感。立面或功能元件（诸如，窗户、门和阳台）的特定尺寸确定（dimensioning）会要求需要呈各种尺寸和形状的彩色太阳能模块，以便给予立面可能的最均匀的颜色。然而，一般而言，较小的和非矩形的太阳能模块导致成本显著增加。当在大面积上生产实际的半导体堆叠并通过分割形成较小的模块尺寸时，这在较小的太阳能模块的情况下会导致每单位功率输出的材料使用显著更高。另外，在相对小的太阳能模块的情况下，模块表面与模块边缘的比率变得更加不利，使得整体模块效率水平也较小。此外，在小型太阳能模块的情况下，特定材料的成本以及附接零件和边缘密封件的固定成本占总成本的较高份额。此外，在不同的基板尺寸的情况下，只有在对工厂设计作出极大修改的情况下才可以实施生产过程的特定步骤。原则上，呈各种尺寸和形状的太阳能模块的生产将是技术上可行的；然而，由于所提到的原因，太阳能模块的工业批量生产适合于一些标准模块尺寸，并且通常适合于矩形形状的太阳能模块，使得用太阳能模块来全表面覆盖（coating）立面通常是不可能的或者是经济上不可接受的。而且，太阳能电池和各种附接零件（诸如，接触条、接线盒和电缆）的光伏设计针对标准模块尺寸进行了优化。此外，由于朝太阳的不利取向或由同一建筑物或相邻建筑物的部分产生的遮挡，用太阳能模块来覆盖立面的某些区域会是不经济的，因为它们的能量产量不能弥补增加的成本。为了解决缺乏用作立面元件的合适尺寸和/或形状的彩色太阳能模块的问题，可以使用由片材金属或其他常规建筑材料制成的光伏无源立面元件，借此，显然它们的颜色应与彩色太阳能模块的颜色尽可能相似。然而，此处，由于呈色（colorgeneration）的本质，存在技术和设计问题。事实上，太阳能模块的颜色可以取决于在不同照明条件下颜色的来源（吸收/再发射、干涉、折射）而变化，特别是取决于光的类型（漫射、直射、光颜色）以及由于入射角和/或视角的变化而变化。当光伏无源立面元件由与彩色太阳能模块不同的材料制成时，这通常形成颜色对比度，这些颜色对比度从设计的角度来看是不期望的。相比之下，本专利技术的目的在于使得可获得一种彩色立面元件，该彩色立面元件的颜色尽可能少地取决于光条件以及视角和入射角。取决于技术，对于彩色太阳能模块，存在持久的角度依赖性。在这种情况下，无源立面元件应具有相同的角度依赖性，使得在具有有源立面元件的立面区域和具有无源立面元件的立面区域之间不存在不期望的光学对比度。另外，对于工业批量生产，重要的是，可以以可接受的成本和令人满意的均匀性生产呈各种尺寸和形状的彩色立面元件。特别地，彩色立面元件应用于补充用作立面元件的彩色太阳能模块。
技术实现思路
根据本专利技术的建议，通过根据协调的权利要求的光伏无源（换句话说，不适合且不旨在用于光伏电流生成）彩色立面元件及其生产方法来实现这些和其他目的。本专利技术的有利实施例由从属权利要求的特征来指示。如此处和下文中所使用的，术语“立面元件”指代适合且旨在能够作为可见的窗格元件并入到立面中的结构部件。一般而言，立面具有外侧和内侧，其中立面的外侧从外部环境可视。立面是例如建筑物墙或独立式墙，其例如用作隐私墙或隔音屏障。立面元件可以作为单独的部件被集成到立面中，其中，立面元件的外表面是立面的外侧或外表面的一部分。优选地，根据本专利技术的彩色立面元件与彩色太阳能模块组合使用在立面中，所述彩色太阳能模块的盖板具有至少一个图案化区域和至少一个光学干涉层。在未公开的欧洲专利申请EP18186153.5和EP18186161.8中描述了这种太阳能模块。关于这些太阳能模块的结构和用途，参考这两个欧洲专利申请的全部公开内容。根据本专利技术提出了一种彩色立面元件，其包括透明的（前）盖板和安装在盖板上的不透明的背面元件。不透明的背面元件是光伏无源的，换句话说，不适合于光伏能源生成。盖板具有面向外部环境的外表面以及与外表面相对的内表面。在立面元件于立面中的安装状态下，盖板的外表面面向外部环境，并且任选地与施加在其上的层一起形成立面的外侧或外表面的一部分。不透明的背面元件具有固定地结合到盖板的内表面的接触表面。背面元件覆盖盖板的内表面的至少70％、优选地至少90％、特别优选地至少99％。特别优选地，背面元件遍及盖板的内表面的整个表面覆盖盖板的内表面（100％，即完全覆盖）。透明的盖板布置在立面元件的前面上。根据本专利技术的一个实施例，盖板由同一种材料制成，例如玻璃或塑料，优选地钠钙玻璃。优选地，盖板是刚性玻璃或塑料板。在这种情况下，盖板的外表面或内表面由盖板的相应材料形成。根据本专利技术的替代实施例，盖板由至少两种不同的材料制成，其中盖板的外表面和/或内表面由与盖板的芯不同的材料形成。盖板的芯优选地由同一种材料制成，例如玻璃或塑料，优选地钠钙玻璃。在外部和/或内部上施加在盖板的芯上的是与盖板的芯不同的材料，该材料是透明的并且具有与盖板的芯的材料相同的光学折射率。在这种情况下，盖板的外表面或内表面由施加在盖板的芯上的相应材料形成。根据本专利技术，术语“盖板”也包括“复合体”，条件是形成盖板的材料是透明的并且具有相同的光学折射率。优选地，盖板没有曲率，且因此是平面的（平坦的）。然而，盖板也可以是弯曲的。盖板可以是刚性的或柔性的。其可以以柔性盖板的形式提供，可以说，以平面的形式提供。在平坦的（平面的）盖板的情况下，平面由盖板自身限定，在本专利技术的上下文中，该平面意指“盖板的平面”。在弯曲的盖板的情况下，局部平面（其也意指“盖板的平面”）可以由平面的任何点处的（假想）平坦切向表面限定。不透明的背面元件布置在立面元件的背面上。背面元件促成对立面元件的着色。为此目的，背面元件是例如消色差的、深色的和无光泽的。背面元件也可能是彩色的，以便与布置在盖板上的至少一个着色的光学干涉层组合而给予立面元件特定的（预定义或可预定义的）色感。在本专利技术的上下文中，术语"透明度"或"透明的"指代至少85%、特别是至少90%，优选地至少95%、特别是100%的可见光透射率。通常，可见光的波长范围为从38本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立面元件（1），其包括透明的盖板（2）和安装在所述盖板（2）上的不透明的背面元件（3），其中，所述盖板（2）具有面向外部环境的外表面（4）以及面向所述背面元件（3）的内表面（5），其中，所述外表面（4）具有至少一个图案化区域（8），在所述图案化区域上布置有用于反射预定义的波长范围内的光的光学干涉层（9），其中，所述图案化区域（8）具有以下特征：/n- 垂直于所述盖板（2）的平面的高度轮廓，所述高度轮廓具有丘和谷，其中，所述丘和谷之间的平均高度差至少为2 µm，/n- 所述图案化区域（8）的至少50％由相对于所述盖板（2）的所述平面倾斜的段（10）组成，其中，参考所述盖板（2）的所述平面，至少20％的所述段（10）具有在从大于0°到最大15°范围内的倾斜角，并且至少30％的所述段（10）具有在从大于15°到最大45°范围内的倾斜角，其中/n- 所述段（10）在每种情况下都是平坦的，并且具有至少为1 µm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180727 EP 18186175.81.一种立面元件（1），其包括透明的盖板（2）和安装在所述盖板（2）上的不透明的背面元件（3），其中，所述盖板（2）具有面向外部环境的外表面（4）以及面向所述背面元件（3）的内表面（5），其中，所述外表面（4）具有至少一个图案化区域（8），在所述图案化区域上布置有用于反射预定义的波长范围内的光的光学干涉层（9），其中，所述图案化区域（8）具有以下特征：
-垂直于所述盖板（2）的平面的高度轮廓，所述高度轮廓具有丘和谷，其中，所述丘和谷之间的平均高度差至少为2µm，
-所述图案化区域（8）的至少50％由相对于所述盖板（2）的所述平面倾斜的段（10）组成，其中，参考所述盖板（2）的所述平面，至少20％的所述段（10）具有在从大于0°到最大15°范围内的倾斜角，并且至少30％的所述段（10）具有在从大于15°到最大45°范围内的倾斜角，其中
-所述段（10）在每种情况下都是平坦的，并且具有至少为1µm2的段面积，其中，所述段（10）在每种情况下的平均粗糙度小于所述外表面（4）上的所述光学干涉层（9）的层厚度的15％。


2.根据权利要求1所述的立面元件（1），其中，所述内表面（5）不具有图案化区域并且不具有光学干涉层。


3.根据权利要求1所述的立面元件（1），其中，所述内表面（5）不具有图案化区域，并且用于反射预定义的波长范围内的光的另一个光学干涉层（9'）布置在所述盖板（2）的所述内表面（5）上。


4.根据权利要求1所述的立面元件（1），其中，所述内表面（5）具有至少一个图案化区域（8'），在所述图案化区域上布置有用于反射预定义的波长范围内的光的光学干涉层（9'）。


5.一种立面元件（1），其包括透明的盖板（2）和安装在所述盖板（2）上的不透明的背面元件（3），其中，所述盖板（2）具有面向外部环境的外表面（4）和面向所述背面元件（3）的内表面（5），其中，用于反射预定义的波长范围内的光的光学干涉层（9）布置在所述内表面（5）上，其中，所述内表面（5）和/或所述外表面（4）在每种情况下都具有至少一个图案化区域（8、8'），其中，要么所述外表面（4）具有至少一个图案化区域（8），要么用于反射预定义的波长范围内的光的另一个光学干涉层（9'）布置在所述外表面（4）上，其中，所述图案化区域（8、8'）具有以下特征：
-垂直于所述盖板（2）的平面的高度轮廓，所述高度轮廓具有丘和谷，其中，所述丘和谷之间的平均高度差至少为2µm，
-所述图案化区域（8）的至少50％由相对于所述盖板（2）的所述平面倾斜的段（10）组成，其中，参考所述盖板（2）的所述平面，至少20％的所述段具有在从大于0°到最大15°范围内的倾斜角，并且至少30％的所述段具有在从大于15°到最大45°范围内的倾斜角，其中
-如果所述内表面（5）具有至少一个图案化区域（8'），则所述内表面（5）的所述图案化区域（8'）的所述段（10、10'）在每种情况下都是平坦的，具有至少为1µm2的段面积和小于所述内表面（5）上的所述光学干涉层（9）的层厚度的15%的平均粗糙度。


6.根据权利要求5所述的立面元件（1），其中，所述盖板（2）的所述内表面（5）不具有图案化区域，并且所述外表面（4）具有至少一个图案化区域（8），其中，没有光学干涉层布置在所述外表面（4）上。


7.根据权利要求5所述的立面元件（1），其中，所述盖板（2）的所述内表面（5）具有至少一个图案化区域（8），并且所述外表面具有至少一个图案化区域（8'），其中，没有光学干涉层布置在所述外表面（4）上。


8.根据权利要求5所述的立面元件（1），其中，所述盖板（2）的所述内表面（5）具有至少一个图案化区域（8），并且所述外表面（4）不具有图案化区域，其中，没有光学干涉层布置在所述外表面（4）上。


9.根据权利要求5所述的立面元件（1），其中，所述盖板（2）的所述内表面（5）具有至少一个图案化区域（8），并且所述外表面（4）不具有图案化区域，其中，另一个光学干涉层（9'）布置在所述外表面（4）上。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的立面元件（1），其中，所述背面元件（3）被实施为：
-所述盖板（2）的背面涂层，或者
-不透明的膜，其通过透明的粘合剂、特别是透明的粘合剂膜固定地结合到所述盖板（2），或者
-不透明的刚性主体，其通过透明的粘合剂、特别是透明的粘合剂膜固定地结合到所述盖板（2）。


11.根据权利要求1至9中任一项所述的立面元件（1），其中，至少一个光学干涉层（9、9'）包括恰好一个折射层，其中，所述折射层的折射率n大于1.7、大于2.0、或大于2.3。


12.根据权利要求1至10中任一项所述的立面元件（1），其中，至少一个光学干涉层（9、9'）包括恰好两个折射层，其中，具有第一折射率n1的第一折射层布置在具有折射率nd的所述盖板（2）上，并且具有第二折射率n2的第二折射层布置在所述第一折射层上，其中，以下适用于所述折射率的差的绝对值：|n1-nd|>0.3且|n2-n1|>0.3，其中，所述折射率n1或n2中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·帕尔姆，L·陶滕哈恩，
申请(专利权)人：中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34