用于高温应用的衬里材料或反射材料制造技术

本发明专利技术涉及衬里材料或反射材料及其制备方法，所述材料特别用于在腐蚀性气氛中的高温应用。该材料包括红外线反射层，在该红外线反射层上沉积有氮化物层作为屏障层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于高温应用的衬里材料或反射材料及其制备方法。特别地，本专利技术涉及用于高温应用的暴露于化学侵蚀性气氛的衬里材料。
技术介绍
在复合半导体基础上的薄层太阳能电池或者说模块的制备在其核心工艺、吸收层制备中通常与在含硒和/或含硫气氛下的400至800°C的温度关联。这类设施的加热通常借助陶瓷加热元件进行。特别地，在这些加热元件的区域内，设施的温度特别高，从而使得在此处可能强化地出现加热元件本身的或与加热元件相邻的衬里的腐蚀性侵蚀。在实践中通常使用不锈钢或陶瓷作为衬里材料。已经表明，这些材料在腐蚀性侵蚀和高温的共同作用下必须定期进行更换，并且因此被视作耗材。因此，不仅由于需要更换衬里材料导致高成本，而且基于衬里材料的腐蚀性侵袭和伴随与此的分解可出现已制备的半导体构造元件的、例如太阳能电池的吸收层的污染。
技术实现思路
相对于此，本专利技术的任务在于提供减少现有技术的所述缺点的衬里材料或反射材料。特别地，本专利技术的任务是提供一种衬里材料或反射材料，该衬里材料或反射材料具有反射红外线的性能，并且该衬里材料或反射材料具有与已知衬里材料相比更高的稳定性。本专利技术的任务通过根据独立权利要求中之一的用于高温应用的衬里材料或反射材料以及用于制备衬里材料或反射材料的方法就得以解决。本专利技术的特别的实施方式和改进方案取自相应的从属权利要求。本专利技术涉及用于高温应用的、特别是设置用于炉的衬里材料或反射材料。高温应用被理解为超过200°C、优选超过400°C的使用温度。依据本专利技术的材料不仅设置为例如以片或瓷砖的形式的、覆盖设施的壁的衬里材料，而且设置为反射材料，例如用于陶瓷热辐射器的加衬。显而易见的是，该材料不仅可以以平坦的实施方案提供，而且可以以弯曲形式或者以例如抛物线式构造的反射器的形式提供。同样地，该材料也可以具有留空部、例如钻孔、通孔或类似物。该材料优选具有大于1mm的厚度、特别优选1.5至2mm的厚度。依据本专利技术的衬里材料或反射材料包括玻璃陶瓷基底。在此是适合用于在高温范围内的应用的所谓的零膨胀材料。可例如使用具有如下组成的玻璃陶瓷：60-73.0重量%、优选50-75重量%的SiO2；15-25.0重量%的A12O3；2.2-5.0重量%的Li2O；0–5.0重量%的CaO+SrO+BaO；0–5.0重量%的TiO2；0–5.0重量%的ZrO2；0–4.0重量%的ZnO；0–3.0重量%的Sb2O3；0–3.0重量%的MgO；0–3.0重量%的SnO2；0–2.0重量%的P2O5；0–1.5重量%的As2O3；0–1.2重量%的Na2O+K2O，其中相应的比例落入如下给定的范围内：0–1.0重量%的Na2O，0–0.5重量%的K2O；和0–1.0重量%的着色氧化物；可选的澄清剂、如Sb2O3、As2O3、SnO2、Ce2O3、氟和/或溴。在玻璃陶瓷基底上涂覆有红外线反射层。该涂层一方面使得依据本专利技术的材料作为反射材料用于例如陶瓷辐射器的加衬成为可能，另一方面依据本专利技术的材料也可用于整个设施、由其是炉的加衬。在此有利的是，在现有的设施中，陶瓷辐射器的热功率能够由于反射到内腔中的红外线降低，而不减少到待制备结构元件中的能量输入。基于因此减少的热功率，陶瓷辐射器具有显著升高的寿命。红外线反射层被理解为这样的层，该层的材料具有如下性能：在1100至2000nm的波长范围内具有50%或更大的反射率。此外在反射层上涂覆有作为防氧化保护或防化学侵蚀保护的屏障层。该屏障层因此保护红外线反射层和/或基底免受氧化和腐蚀性侵蚀。对于在红外范围内的射线，屏障层基本上是可穿透的。因此，红外线反射层与屏障层在800和2000nm之间的波长范围内的反射率之比平均大于2、优选大于3、并且特别优选大于5。在本专利技术的优选的实施方式中，红外线反射层与屏障层在1100和2000nm之间、优选800和2000nm之间的整个波长范围内的反射率的比例大于2、优选大于3、并且特别优选大于5。对于屏障层，可以使用在红外范围内虽然仅具有很小的反射率但是在高温下相对化学侵蚀具有良好稳定性的材料。依据本专利技术的材料是惰性的并且在炉气氛中特别不产生半导体毒物（Halbleitergifte）。这优选地同样适用于红外线反射材料以及其上布置的屏障层。基于已提到的屏障层，也在化学侵蚀性气氛中在高温应用的情况下大大提高了依据本专利技术的材料的稳定性，从而使得其使用时间可相对于传统材料得以延长，并且服务时间的间隔、也就是直至更换衬里材料的时间段可显著提高。优选地，红外线反射层直接布置在陶瓷基底上，且屏障层直接布置在红外线反射层上。但是显而易见的是，依据本专利技术的材料还可包括其它的层，例如用于多个层的更好附着的中间层。优选地，屏障层形成复合组件的最外层，所述复合组件由复合材料和其上涂覆的层组成。在本专利技术的优选的实施方式中，屏障层包括氮化物，特别地，屏障层基本上由一种氮化物制成。本专利技术人已经发现，氮化物层在高温和特别由氧、硫或硒的化学侵蚀下具有特别好的屏障效果。作为屏障层，通常使用孔隙度小于1%（计算的孔隙率）的层。通常地，氧化物、特别是氧化硅在已提到的腐蚀性材料的情况下适合于作为针对屏障层的合适材料。但是本专利技术人已经发现，氧化层、特别是由氧化硅制成的氧化层会导致体系特别在大于700°C的温度下退化，与之相反在使用氮化物层的情况下红外线反射性能即使在700°C或更大的热力负载下仅微弱变化。特别地设置使用氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、氮化钛铝和/或氮化锆。在本专利技术的优选的实施方式中使用氮化钛作为红外线反射层。氮化钛是惰性材料，该惰性材料可以依赖于层厚度地从可见光谱范围、也就是从500nm的波长起反射射线。在红外范围内可以达到70至80%的反射率。在本专利技术的优选的实施方式中，红外线反射层具有在20和500nm之间、优选在50和200nm之间的厚度。已经表明，100nm厚度的层已经足够达到约70%的在红外范围内的反射率。更厚的层，例如400nm和更多导致约80%的更为改善的反射率，但是合乎逻辑地在制备中明显更耗费且与更高的成本关联。屏障层可以具有在5和500nm之间、优选在20和100nm之间的厚度。已经表明，例如30nm的相对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.21 DE 102010024495.31.用于高温应用、特别是用于炉的衬里材料或反射材料，所述衬
里材料或反射材料包括玻璃陶瓷基底，所述玻璃陶瓷基底具有红外线
反射层，其中，在所述红外线反射层上布置有屏障层作为防氧化保护
和防腐蚀性化学侵蚀保护，其中，所述红外线反射层与所述屏障层在
800和2000nm之间的波长范围内的反射率之比平均大于2。
2.根据权利要求1所述的衬里材料或反射材料，其特征在于，所
述屏障层包括氮化物，特别是基本上由氮化物制成。
3.根据权利要求2所述的衬里材料或反射材料，其特征在于，所
述屏障层包括氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、氮化钛铝和/或氮化锆。
4.根据前述权利要求任一项所述的衬里材料或反射材料，其特征
在于，所述红外线反射层包括氮化钛，特别是由氮化钛制成。
5.根据前述权利要求任一项所述的衬里材料或反射材料，其特征
在于，所述红外线反射层具有在20和500nm之间、优选在50和200nm
之间的厚度。
6.根据前述权利要求任一项所述的衬里材料或反射材料，其特征
在于，所述屏障层具有在5和500nm之间、优选20和100nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·亨，伊夫琳·鲁迪吉尔沃伊特，罗兰德·勒鲁，法尔克·加贝尔，
申请(专利权)人：肖特公开股份有限公司，
类型：
国别省市：