光谱选择性涂层制造技术

多层反射涂层和装置，其采用这样的涂层，所述涂层包含铝层和银层以及位于铝层与银层之间的阻挡层。所述阻挡层可为基本光学透明的，且由基本抑制铝与银之间的相互扩散的材料形成。该涂层还可包括位于银层上方的包覆层。可由氮化物、氧化物和氧氮化物形成阻挡层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光谱选择性涂层相关申请本申请是2008年10月6日提交的题为“Multilayer Coating andMethod”的美国临时专利申请No. 61/136，818的共同待决的申请，并要求其优先权的权益，通过引用将其全文并入本文。
技术介绍
本主题的实施方案总体上涉及用于各种用途的宽谱带、高反射率层和涂层，所述用途例如但不限于多结太阳能电池、太阳能收集体、太阳能聚集体系统、光照反射体和各种反射镜。通常，利用铝与银以在反射镜和光照用途中获得高反射率。可优选铝，这是因为其低成本、耐久性以及在电磁谱的蓝色范围中的足够反射率。可优选银，这是因为其高的可见光反射率，尽管该反射率在电磁谱的蓝色和紫外范围中较低。用于光照用途的弯曲反射体通常需要高的反射率以提供可接受的光照效率，而且在能量成本方面的最近变化对高性能反射体提出了鼓励。典型反射体的例子可以是但不限于抛物面镀铝反射体(“PAR”)、凸起(bulged)反射体、椭圆反射体、吹制抛物面反射体、 以及其它弯曲、平面或抛物面反射体设计。最近在反射灯设计中强调的领域是提高能量效率。典型地，在光照工业中参考对于输入灯的每瓦电量由灯所产生的流明(“LPW”)来测量能量效率。具有高LPW的灯比显示低LPW的参比灯更有效。存在若干方法，其中通过结构设计、涂层等可提高灯的LPW。一种更常用的反射体涂层是铝膜，通常可通过热蒸发或溅射将其沉积在反射体表面上。制造成本是低的，且在灯的工作寿命期间在灯的工作温度下，铝膜是稳定的。在可见光谱中，典型铝膜的反射率使得从灯丝管中发射的约70%的光可转换成光亮输出。然而，银膜提供更高的反射率且通常能将从灯丝管中发射的约80-85%的光可转换成光亮输出。可以以与铝膜相似的方式制备银膜；然而，蒸发或溅射的银膜可能在超过 200°C的温度下是不稳定的，且未防护的银膜展示出不良的氧化和化学抵抗性。一种使银的反射率增强的已知涂层通常称为“增强银(enhancedsilver)”涂层或层。增强银层是光学的厚银层，在其上沉积一个以上电介质层以改善在蓝光范围(约 450nm)中的反射率。典型地，约50nm的SiO2和40nm的TW2可以将在450nm处的反射率从约 90%提高到高于95%。增强银通常需要大于IOOnm厚的银层以提供足够的光学密度。^iao 等的美国专利No. 6，773，141和6，382，816记载了高反射率的防护银层，其具有100-600nm 的厚度。然而，在^iao专利中的银层厚度在很多用途中可能是过于昂贵的。在光学和光照用途中也已知用于镜子的银层上的防护涂层。例如，Israel等的美国专利No. 7，513，815记载了产生用于银膜的防护涂层，该涂层包含氧化硅并保持可接受的光温度和颜色。Wolfe等的美国专利No. 6，078，425记载了用于镜子的耐久银涂层，其具有约200-10000nm的宽谱带反射率。Wolfe在薄银层上提供了机械耐久的覆层，其允许低于 400nm的铝亚层的反射，并允许在850nm处的来自银的足够反射率以掩蔽来自铝的850nm下降(dip)。将由铬、镍和它们的氮化物组成的粘附层设置于银和铝之间。Wolfe教导了银层上方的防护层以增强机械耐久性；然而，该防护层不能抑制银聚结，或在较短波长处提供较高反射率。此外，Wolfe没能解决相邻铝层与银层之间的相互扩散，因为出于粘结目的提供了粘附层。对于光照用途，例如卤素灯，可期望增大蓝光反射率以便由此增大光源的颜色温度。卤素光源通常包含较少的蓝光输出，因而包含比其它光源例如电弧光源和宽谱带发光二极管更低的颜色温度。然而，消费者常常认为低的颜色温度具有较低的品质。还可能期望提供一种经济性涂层，其导致大于的颜色温度，且来自卤素光源的平均可见反射率大于90%。对于太阳能应用，最近在聚集太阳能系统方面已进行大量研究和开发。一个示例性系统可以是包含具有聚集性光学部件的模块的光伏系统。聚集体系统的一个目的是通过提高落在电池上的太阳能密度来改善太阳能电池或光伏性能。聚集体系统的另一目的是通过降低系统中使用的太阳能电池的面积来降低kw峰值的成本。这些聚集的太阳能收集系统典型地需要反射电磁谱的大部分。在基态的电磁谱于350nm至约2500nm范围内包含大量能量。在光谱的该范围内的反射率的提高可能提高示例性太阳能发电系统的整体效率。此外，由于可获得类型的半导体材料，还可对该范围内的短波长区域(从约350nm至约450nm) 中的高反射率具有特殊要求。如果在该波长范围内可获得足够的光，则负责转化该光的半导体结可变为反向偏置，并且取决于电池的结构限制其它结的功率输出。因而，在本领域中需要一种增强多结太阳能电池结构的性能并提供高效率、低成本反射涂层的装置，所述涂层对于光照用途在400-700nm的范围内且对于聚集太阳能收集系统在350-1500nm的范围内提供高反射率。另一示例性太阳能聚集体系统是通常称为聚集太阳能发电设备。聚集太阳能发电设备通常采用抛物面、平面或弯曲的槽体(trough)，其使用几千个将太阳能聚集到置于槽体焦点轴上的热管的镜子并含有热传递流体或将太阳能辐射聚集到含有热传递流体的特定设计的塔上。使用相同的原理操作这些实施方案中的每一个，其中通过聚集的太阳能辐射将热传递流体加热，且该热与水交换产生驱动常规涡轮的蒸气。这些聚集的太阳能收集系统还通常需要反射电磁谱的大部分。因而，在本领域中需要增强聚集太阳能发电设备的性能并提供高效率、低成本反射涂层用于其中采用的反射表面的装置。本主题的实施方案解决了在350-1500nm范围中的热耐久性和增强的反射率的问题。在特定实施方案中，可在350-450nm的波长范围中将反射率提高到比用铝(< 92% ) 或银(< 92% )所典型获得的值更高的值。本主题的实施方案可包括铝层与银层之间的阻挡层，其基本是光学透明的材料且充当铝层与银层的扩散阻挡体。示例性的阻挡层还可以是具有小于约2%的吸收率的基本连续层。此外，本主题的实施方案可以利用比常规用途更少的银，并在电磁谱的蓝光波长中实现更高的反射率。本主题的一个实施方案提供了多层反射涂层，其包含银层与铝层以及位于铝层与银层之间的阻挡层。可由基本抑制铝层与银层之间的相互扩散的材料形成阻挡层。本主题的另一实施方案提供了具有基材和基材上的多层涂层的装置。该涂层可包含被阻挡层分隔的铝层与银层，所述阻挡层由基本抑制铝与银的相互扩散的材料形成。本主题的另一实施方案提供了具有基材和基材上的多层涂层的反射体。该涂层可包含铝层与银层，其中银层形成在基材表面上。一个实施方案可提供由铝层与银层构成的多层反射涂层。另一实施方案可提供由铝层与银层以及位于银层上方的包覆层构成的多层反射涂层。另一实施方案可提供制造多层反射涂层的方法，其包含将铝层沉积在基材上，将沉积的铝层进行氧化或氮化，将银层沉积在氧化或氮化的铝层上方，并将包覆层沉积在沉积的银层上方。另一实施方案可提供制造多层反射涂层的方法，其包含将铝层沉积在基材上，将阻挡层沉积在沉积的铝层上方，并将银层沉积在阻挡层上方，其中阻挡层由基本抑制铝层与银层之间的相互扩散的材料形成。本主题的另一实施方案可提供一种多层反射涂层，其具有铝层和银层以及沉积在铝层与银层之间的层本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多层反射涂层，其包含铝层和银层以及位于铝层与银层之间的阻挡层，所述阻挡层由基本抑制铝层与银层之间的相互扩散的材料形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·莱尔森，
申请(专利权)人：沉积科学公司，
类型：发明
国别省市：US