用于太阳能系统的反射体和用于制造这类反射体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能系统的反射体，其具有金属的载体板和覆在载体板上的可反射层，该可反射层由至少一个金属反射层和至少一个覆在反射层上的保护层组成。本发明还涉及一种用于制造太阳能系统的反射体的方法。
【背景技术】
[0002]在此谈及的反射体的类型例如在太阳能发电站中使用，比如抛物槽式发电站(Parabolrinnenkraftwerken)、菲捏尔发电站(FresneIkraftwerken)、盘斯特灵发电站(Dish-Stirlingkraftwerken)以及塔式发电站(Turmkraftwerk)或者类似的发电站，其中，借助于吸收太阳辐射能的一部分转换为热量。该系统具有共同点，即集中太阳辐射，从而在使用太阳能的过程中提高效率。
[0003]反射体在太阳能系统中用作所谓的“收集器”的组件，该收集器将入射的阳光集成一束并且集中到吸收器(例如吸收管或类似物)上，该吸收管输送热载体介质。在此，一方面存在这样的要求，即，反射体在阳光的辐射区域中具有理想的反射性能。另一方面，反射体应相对于使用中出现的机械负荷而言尽可能得坚固并且能够低成本的制造。另外，一个特别的挑战在于，确保这些通常大面积的部件的形状稳定性，从而在反射体的整个寿命中以要求的精度可靠地实现阳光的对焦。
[0004]为了设计这类反射体的反射表面，已知的是，根据常规反射镜的类型将玻璃载体一侧涂覆银或铝。在此不利的是，玻璃载体既具有较大的重量又具有较小的弹性可变形性和机械负荷能力。
[0005]欧洲专利申请EPI 154 289 Al中已知制备由铝或铝合金组成的、具有可反射的铝表面的反射体。在此，可反射的表面也可以替代性地通过涂覆具有铝的反射体而产生。覆在反射表面上的透明的保护层应保护可反射的表面不受到环境影响。
【发明内容】
[0006]在上述现有技术的背景下，本发明的目的在于说明一种用于太阳能系统的反射体，其具有高反射性能、对于机械负荷而言是牢固的并且能够低成本地制造。另外，该反射体还应尽可能的轻并且同时形状稳定。另外，本发明还涉及一种用于制造这类太阳能系统的反射体的方法。
[0007]关于反射体，该目的按照本发明由此得以实现，S卩，该反射体具有权利要求1中所述的特征。关于方法，该目的按照本发明由此得以实现，即，实施权利要求12中所述的方法步骤。
[0008]按照本发明的反射体的特征在于，载体板由夹芯板形成，该夹芯板具有上部和下部的金属覆盖板和至少一个设置在其间的、非金属的中间层，其中，上部覆盖板具有平整的表面，其上覆有反射层，该平整的表面在覆有反射层之前具有小于0.03μπι、优选小于0.02μπι的算术平均粗糙度值Ra。当在此谈及“算术平均粗糙度值Ra”时，是指根据DIN EN ISO 4287确定的数值。
[0009]借助载体板的夹芯结构在较小重量的同时实现了坚固的构造。至少一个设置在上部和下部的金属覆盖板之间的、非金属的中间层例如可以由塑料组成。同样能够在中间层的区域内考虑其他适合于形成这类夹芯结构或复合结构的泡沫材料、粘合材料或填充材料。特别是与具有玻璃载体的反射体相比，通过反射体较轻的重量降低了对支承反射体的支承结构以及在发电站运行中用于跟踪反射体的可能的驱动提出的要求。
[0010]夹芯结构另外还有的优点在于，载体板的单个组件能够彼此独立地制备。以这种方式例如可以由此降低材料消耗，即，在夹芯结构内部仅起到支承作用的下部覆盖板可以具有比上部覆盖板更低的表面性质或合金质量，其中，上部覆盖板的表面特性对反射体的反射性能具有直接或者明显更大的影响。因此，上部覆盖板和下部覆盖板可以由不同的材料制成、具有相互不同的板厚和/或相互差异的涂层系统。另外可以根据预期的运行条件调整中间层的性质和厚度，从而调整反射体的最理想的刚性和/或气候稳定性。夹芯结构因此以特别简单的方式实现了在轻质结构、形状稳定性以及成本效率之间的协调。
[0011]除了夹芯结构之外，按照本发明的反射体的特征还在于，上部覆盖板具有平整的表面，该平整的表面在覆有金属的反射层之前具有小于0.03μπι、优选小于0.02μπι的算术平均粗糙度值Ra。该平整的表面的较低的粗糙度在涂覆反射层的过程中有利于在反射层的区域内实现特别低的算术平均粗糙度值Ra。因此，在纳米范围内的薄的层厚已经可以满足，调整为所要求的反射性能而待形成的金属的反射层的表面性质。
[0012]可反射的表面层例如可以由铜、金、铬、镍或它们的合金形成。在本发明的一种设计方案中，反射层由铝、银、锡、锌或含有这些金属中的至少一种的合金制成。可反射层也可以由上述材料或其合金的多个层构成。因此，例如可以首先在上部覆盖板上覆上锡层或锌层，该锡层或锌层又支承由铝或银组成的额外的反射层。
[0013]根据本发明的另一种设计方案，覆盖板的表面通过乳制、优选通过冷乳而展平。这些覆盖板例如可以在四辊乳机中，或者特别是在不锈钢板的乳制过程中在森吉米尔乳机(Sendzimir-GerUst)中乳制。在此，特别是在最后的乳制道次中使用一种工作棍，其与乳制物接触的圆周面具有这样的算术平均粗糙度值Ra，即其小于所要求的各个表面的算术平均粗糙度值Ra。通过乳辊展平的表面具有这样的形貌，S卩，借助该形貌能够清楚地辨别出乳制方向。因此，通过算术平均粗糙度值Ra表明的粗糙度表示出相对于乳制方向平行的清楚的优选方向。
[0014]平整的表面一方面可以在夹芯板的未涂层的覆盖板上或者在用于制造夹芯板的相应的覆盖板上形成，从而金属的反射层直接覆在未涂层的覆盖板的平整的表面上。另一方面，覆盖板也可以用于制备夹芯板，该夹芯板在乳制之前已经具有表面涂层。因此例如可以冷乳已经镀锌的板材。随后，镀锌的表面以按照本发明的方式展平。当然还可能的是，在乳制之前在上部覆盖板上设置上述层系统的任意组合，从而在覆有反射层之前形成具有小于0.03μπι、优选小于0.02μπι的算术平均粗糙度值Ra的平整的表面。
[0015]根据本发明的一种变型，反射层和/或平整的表面通过热的表面处理过程展平。因此例如可以通过有针对性地熔化板材的涂层(例如锡层)来调整所要求的算术平均粗糙度值Ra。适合于此的方法例如在德国专利申请DE 10 2011 000 984 Al中已知，其内容以参考文件的形式包括在本说明书中。在此，特别是可以使用激光、短脉冲激光或者超短脉冲激光作为能量源或热源。但是也能够考虑使用任意一种能够在待平整的表面的范围内达到所需能量输入的其他热源。
[0016]根据本发明的另一个方面，上部覆盖板由钢材、特别是碳素钢或者不锈钢制成，或者由轻质金属、特别是由铝和/或镁或它们的合金制成。该上部覆盖板在展平表面之后用作反射涂层的基底。
[0017]为了保护反射涂层不受到环境影响，根据本发明的一种设计方案额外地设置有保护层、优选透明的保护层。在本发明的一种变型中，保护层或透明的保护层由硅氧化物和/或钛氧化物制成。但是，该保护层也可以由一层或多层其他的无机或有机化合物构成，例如，在欧洲专利申请EP I 154 289 Al中已知，其与此相关的内容以参考文件的形式包括在本说明书中。额外地或替代性地可以设置特别是由T12组成的抗反射层，其构成保护层或透明的保护层或者用于提高位于其下方的透明保护层的透射。
[0018]该涂层可以以已知的方式以PVD法、CVD法或溶胶-凝胶法涂覆。另外还可能的是，各个层通过磁控管溅射、特别是高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)涂覆。在形成可反射层的过程中也可以考虑上述涂层方法的组合。根据本发明的一个方面，反射层和/或保护层通过这些方法产生的层厚分别在50nm至5μηι的范围内，优选在80nm至200nm的范围内。
[0019]除了载体板的涂层之外，根据本发明的另一个方面还可能的是，通过一个或多个薄膜和/或漆层，或者一个或多个薄膜和/或漆层和/或涂层的组合设置可反射层。与涂层相比，使用薄膜的优点在于，通过薄膜的质量已以最大限度预设所要求的反射特性并且由此可以以简单的方式调整可反射表面的保持不变的质量。
[°02°]根据本发明的另一种设计方案，反射体具有在0.5mm至5mm范围内的厚度。在此，通过夹芯式的结构在反射体的相对较轻的重量条件下得到了较高的刚性。根据本发明的另一个方面，覆盖板具有在0.l_4mm范围内的厚度。因此可以使用非常薄的板材，其由至少一个非金属的中间层支承。各个板厚可以根据反射体的尺寸和运行条件来选择。
[0021]可反射涂层和各个层，比如金属反射层和透明的保护层，能够尽可能平整地形成。根据本发明的另一个方面，反射层和/或保护层具有光学有效的粗糙度精细的结构和/或至少一个干扰层，从而提高利用太阳能辐射过程中的效率。特别是可以借助短脉冲激光技术或超短脉冲激光技术在可反射的涂层中引入有光学活性的粗糙度精细的结构。
[0022]保护层或透明的保护层首先保护金属的反射层不受到研磨磨损、环境影响和/或(也)防止不受到腐蚀。因此，总而言之，上部覆盖板一方面通过(透明的)保护层而另一方面通过金属的反射层防止不受到研磨磨损、环境影响和/或防止不受到腐蚀。因此，上部覆盖板取决于覆有的可反射层已经具有防腐蚀层。另外，根据本发明的一个方面，可以在上部覆盖板上涂覆额外的防腐蚀层。在这种情况下，由上部覆盖板开始，层系统因此具有至少三层，一层防腐蚀层、覆在防腐蚀层上的金属的反射层和覆在金属的反射层上的透明的保护层。在此，平整的表面在涂覆防腐蚀层之后形成，但是其中，防腐蚀层也可以已经涂覆在平整的表面上。
[0023]以上示出的涂层也可以或至少部分地设置在下部覆盖板上。上部覆盖板和下部覆盖板特别是可以实施为相同的。因此，根据本发明的另一个方面，上部覆盖板和/或下部覆盖板远离非金属的中间层的外侧设置防腐蚀保护层。
[0024]按照本发明的用于制造太阳能系统的反射体的方法，至少包括以下方法步骤:
[0025]a.准备金属的载体板，该载体板由夹芯板形成，该夹芯板具有上部和下部的金属覆盖板和至少一个设