ES2889903T3

ES2889903T3 - Espejos solares y métodos para fabricar espejos solares que tienen propiedades mejoradas

Info

Publication number: ES2889903T3
Application number: ES16747656T
Authority: ES
Inventors: Paul A Medwick; John D Basil; Benjamin Kabagambe; James W Mccamy; Harry Buhay
Original assignee: Vitro Flat Glass LLC
Current assignee: Vitro Flat Glass LLC
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2036-07-14
Also published as: CN108025952B; EP3350136A1; EP3350136B1; US20210011205A1; WO2017048351A1; EP3922614A1; CN113683315B; EP3922614B1; MX2018003300A; US11415730B2; US10942302B2; CN113683315A; US20170075045A1; CN108025952A; ES2978824T3

Abstract

Un artículo para reflejar la energía solar que comprende: un sustrato que tiene una primera superficie y una segunda superficie opuesta, y un recubrimiento reflectante solar que comprende: una primera película reflectante solar metálica, en lo sucesivo en el presente documento también denominada "primera película metálica", teniendo la primera película metálica una primera superficie y una segunda superficie opuesta; una segunda película reflectante solar metálica, en lo sucesivo en el presente documento también denominada "segunda película metálica", teniendo la segunda película metálica una primera superficie y una segunda superficie opuesta; una capa de separación que tiene una primera superficie y una segunda superficie opuesta, en donde la primera superficie de la capa de separación está sobre la segunda superficie de la primera película metálica y la primera superficie de la segunda película metálica está sobre la segunda superficie de la película de separación, en donde la primera superficie de la primera película metálica está sobre y unida a la segunda superficie del sustrato, en donde la capa de separación comprende un óxido de Ti, Zn, Sn o una combinación de los mismos y tiene un espesor en el intervalo del 0,005 al 10 % del espesor del recubrimiento reflectante solar.

Description

DESCRIPCIÓN

Espejos solares y métodos para fabricar espejos solares que tienen propiedades mejoradas

La presente invención fue realizada con el apoyo del gobierno bajo el contrato N.° DE-FC36-08GO18033 otorgado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos. El gobierno de los Estados Unidos puede tener ciertos derechos sobre la presente invención.

Referencia cruzada a la aplicación relacionada

La presente solicitud reivindica los beneficios de la Solicitud de patente provisional de Estados Unidos N.° de serie 62/219.386 presentada el 16 de septiembre de 2015 y titulada "SOLAR MIRRORS AND METHODS OF MAKING SOLAR MIRRORS HAVING IMPROVED SELECTED PROPERTIES". Solicitud de patente provisional de Estados Unidos número de serie 62/219.386.

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención:

La presente solicitud se refiere a artículos para reflejar energía electromagnética, especialmente la energía electromagnética emitida por el sol. El artículo incluye, pero no está limitado a, espejos solares y métodos para fabricar espejos solares que tienen propiedades físicas mejoradas, por ejemplo, pero sin limitarse a las propiedades espectrales para aumentar la vida útil y el rendimiento del espejo solar.

2. Tecnología actualmente disponible

Como apreciarán los expertos en la materia de los espejos solares, la energía solar se está convirtiendo en una fuente de energía comercialmente más aceptable y económicamente viable. A modo de ejemplo y no limitativo de la invención, una aplicación conocida es el uso de espejos solares para concentrar la luz solar para la generación eléctrica. Tal y como se usa en el presente documento, la expresión "luz solar" significa energía electromagnética emitida por el sol. Los espejos solares que tienen una alta reflectancia de la radiación solar se usan para instalaciones de "energía solar térmica concentrada" (CSTP). Hay varias geometrías de espejo diferentes que se usan para estas aplicaciones. Un sistema usa espejos solares parabólicos curvos para concentrar la energía solar en tubos colocados a lo largo de una línea focal. Un medio de transferencia de calor en los tubos lleva la energía térmica absorbida a una estación generadora donde se usa para generar energía. Otro sistema usa una torre solar en donde los espejos solares reflejan y concentran la luz solar sobre una superficie de recepción de la torre. El calor generado por la luz solar enfocada se transfiere a un fluido de trabajo, tal como el sodio, y el fluido de trabajo calentado se usa para generar energía.

Otra aplicación de este tipo de espejos es para la "energía fotovoltaica concentrada" (CPV). En esta aplicación, los espejos enfocan o concentran la luz solar sobre dispositivos fotovoltaicos (PV), mejorando de este modo la producción de energía por dispositivo.

En estos sistemas, y como se ha tratado anteriormente, puede desearse que los espejos reflejen tanta luz solar como sea posible. También puede desearse que los espejos tengan una vida comercial lo más larga posible para evitar cambios frecuentes de los espejos. Los espejos que tienen una superficie reflectante se usan para reflejar la energía solar a un punto focal que tienen los dispositivos para convertir la luz o energía solar en energía eléctrica y/o térmica. En la práctica de una realización no limitante, el espejo solar incluye un sustrato de vidrio que tiene una primera superficie principal y una segunda superficie principal opuesta. La primera superficie principal está diseñada para orientarse a la fuente de luz solar, y la segunda superficie principal opuesta del sustrato de vidrio se orienta en dirección opuesta a la fuente de luz solar. En esta realización no limitante, se aplica un recubrimiento reflectante sobre la primera superficie principal del sustrato. En otra realización no limitante de la invención, el recubrimiento reflectante se aplica sobre la segunda superficie principal de un sustrato transparente o transmisor de luz. En la siguiente exposición, el recubrimiento reflectante solar se aplica sobre la segunda superficie principal del sustrato transparente. La segunda superficie principal se aleja de la fuente de luz o energía solar.

Además, como apreciarán los expertos en la materia de la tecnología de espejos solares, puede desearse maximizar la cantidad de luz solar reflejada por el espejo solar y maximizar la vida de servicio útil del espejo solar. El porcentaje de reflexión de la luz solar del espejo solar es igual a la irradiancia de la luz solar reflejada por el espejo solar dividida por la irradiancia de la luz solar que incide en el espejo solar. La reflectancia puede medirse de cualquier manera conveniente, por ejemplo, pero sin limitarse a la misma, la reflectancia de la luz solar en la práctica de la invención se midió usando un espectrofotómetro.

En el presente documento se desvelan métodos y artículos para aumentar el porcentaje de reflexión de la luz solar de un espejo solar y aumentar la vida útil del espejo solar.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un artículo para reflejar la energía solar como se define en la reivindicación independiente 1.

La invención desvela además un artículo para reflejar la energía solar, teniendo, entre otras cosas, una pila de recubrimiento que tiene entre otras cosas, unas películas reflectantes solares y unas películas de óxido metálico, aplicándose la pila de recubrimiento en una superficie principal de un sustrato de vidrio; y un encapsulante de polímero sobre las superficies de pared exterior de la pila de recubrimiento, la segunda superficie del revestimiento protector y sobre los bordes periféricos del artículo recubierto, incluyendo el encapsulante, pero no limitado a las mismas, una capa base, una capa superior y escamas de zinc metálicas en la capa base.

El artículo mencionado anteriormente incluye además unas partes de borde marginales de la parte superior de la pila de recubrimiento y las paredes exteriores de la pila de recubrimiento recubiertas con la capa base y la capa base define una zona sin recubrir en la superficie superior de la pila de recubrimiento, y la capa superior se superpone a la capa base y la zona sin recubrir de la superficie superior de la pila de recubrimiento.

La invención desvela aún más un artículo para reflejar la energía solar, que incluye, entre otras cosas, una pila de recubrimiento fijada a la superficie principal de un sustrato de vidrio, comprendiendo la pila de recubrimiento una capa reflectante solar, en donde la superficie de la pila de recubrimiento separada del sustrato es eléctricamente conductora, y un encapsulante de polímero sobre las superficies de pared exterior de la pila de recubrimiento, comprendiendo el encapsulante una capa superior electrodepositada (también conocida como "electro recubierta") en la superficie exterior de la pila de recubrimiento en donde la capa base del encapsulante emplea escamas de zinc metálicas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en sección transversal de un espejo reflectante solar de la técnica anterior que muestra el recubrimiento reflectante solar.

La figura 2 es una vista isométrica de un espejo solar con forma de la técnica anterior que muestra una vista ampliada de un rayo de sol que incide en la superficie cóncava del espejo solar.

La figura 3 es una vista similar a la vista de la figura 1 que muestra un espejo reflectante solar de la invención que tiene el recubrimiento reflectante solar de la invención.

La figura 4 es una vista similar a la vista de la figura 3 que muestra otra realización no limitante de un recubrimiento reflectante solar de la invención.

La figura 5 es una vista similar a la vista de la figura 1 que muestra otra realización de la técnica anterior de un espejo solar que tiene recubrimientos adicionales. La trama cruzada no se muestra en la figura 5 para mayor claridad.

La figura 6 es una vista similar a la vista de la figura 5 que muestra el recubrimiento reflectante solar de la invención con los recubrimientos y películas adicionales de la figura 5. La trama cruzada no se muestra en la figura 6 para mayor claridad.

La figura 7 es una gráfica que muestra la reflectancia Rg ponderada solar con exclusión especular aproximada ("SpEx WIRg") de un espejo reflectante solar de la técnica anterior y un espejo reflectante de la invención.

La figura 8 es una gráfica que muestra la reflectancia Rg ponderada solar con exclusión especular aproximada (SpEx WIRg) de las muestras 3a y 4a con su recubrimiento en el estado depositado sin calentar, y de las muestras 3b y 4b con su recubrimiento en el estado depositado calentado.

Las figuras 9-13 son vistas similares a la vista de la figura 3 que muestran realizaciones no limitadas del encapsulante que tiene un encapsulado de acuerdo con las enseñanzas de la invención.

La figura 14 es una vista isométrica de un espejo reflectante solar plano que incorpora características de la invención.

La figura 15 es una vista tomada a lo largo de la línea 15-15 de la figura 14.

Descripción de la invención

Tal y como se usa en el presente documento, los términos espaciales o direccionales, tales como "izquierda", "derecha", "interior", "exterior", "encima", "debajo", se refieren a la invención tal como se muestra en las figuras de los dibujos. Sin embargo, debe entenderse que la invención puede asumir diversas orientaciones alternativas y, por consiguiente, dichos términos no deben considerarse limitativos. Adicionalmente, tal y como se usa en el presente documento, todos los números que expresan dimensiones, características físicas, parámetros de procesamiento, cantidades de ingredientes, estados de reacción, usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones deben entenderse como que se modifican en todos los casos por el término "aproximadamente". Por consiguiente, salvo que se indique lo contrario, los valores numéricos expuestos en la siguiente memoria descriptiva y reivindicaciones pueden variar en función de las propiedades deseadas que se buscan obtener mediante la presente invención. Al menos, y no como un intento de limitar la aplicación de la doctrina de equivalentes al alcance de las reivindicaciones, cada valor numérico debería interpretarse al menos a la luz del número de dígitos significativos notificados y aplicando técnicas de redondeo ordinarias. Asimismo, debe entenderse que todos los intervalos desvelados en el presente documento abarcan los valores de intervalo inicial y final, y todos y cada uno de los subintervalos incluidos en los mismos. Por ejemplo, debería considerar que un intervalo establecido de "1 a 10" incluye todos y cada uno de los subintervalos entre (e inclusive) el valor mínimo de 1 y el valor máximo de 10; es decir, todos los subintervalos que comienzan con un valor mínimo de 1 o más y terminan con un valor máximo de 10 o menos, por ejemplo, 1 a 3,3, 4,7 a 7,5, 5,5 a 10. Adicionalmente, tal y como se usa en el presente documento, las expresiones "formado sobre", "depositado sobre" o "proporcionado sobre" significan formado, depositado, o proporcionado pero no necesariamente en contacto directo con la superficie. Por ejemplo, una capa de recubrimiento "formada sobre" un sustrato no excluye la presencia de una o más capas o películas de recubrimiento de la misma o diferente composición localizadas entre la capa de recubrimiento formada y el sustrato.

Tal y como se usa en el presente documento, los términos "polímero" o "polimérico" incluyen oligómeros, homopolímeros, copolímeros y terpolímeros, por ejemplo, polímeros formados a partir de dos o más tipos de monómeros o polímeros. Las expresiones "región ultravioleta" o "radiación ultravioleta" significan energía electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de 100 nanómetros (en lo sucesivo en el presente documento, "nanómetro" también denominado como "nm") a menos de 380 nm. Las expresiones "región visible" o "luz visible" se refieren a radiación electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de 380 nm a 780 nm. Las expresiones "región infrarroja" o "radiación infrarroja" se refieren a radiación electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de más de 780 nm a 100000 nm. También, parámetros tales como "transmisión visible" y "reflexión visible" son los que se determinan usando métodos convencionales. Los expertos en la materia comprenderán que propiedades tales como la transmisión visible o la reflexión visible pueden variar en función de las dimensiones físicas, por ejemplo, el espesor, del artículo que se está probando. Por lo tanto, cualquier comparación con la presente invención debería calcularse con un espesor equivalente.

Antes de exponer diversas realizaciones no limitantes de la invención, se entiende que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de las realizaciones particulares no limitantes mostradas y tratadas en el presente documento y solo está limitada por las reivindicaciones. Adicionalmente, la terminología usada en el presente documento para exponer la invención tiene el fin de describir y no de limitar. Aún más, a menos que se indique lo contrario, en la siguiente exposición, los números similares se refieren a elementos similares.

Las realizaciones no limitantes de la invención se refieren a los espejos solares. Como puede apreciarse, el espejo solar puede ser un espejo solar plano, por ejemplo, pero sin limitarse a, el espejo solar plano 5 de la técnica anterior (figura 1) y/o el espejo solar plano 7 que incorporan características de la invención (figura 3), o un espejo solar conformado, por ejemplo, pero sin limitarse a, el espejo solar conformado 9 (figura 2) que tiene una superficie cóncava 10 y una superficie convexa opuesta 11, y tratado en detalle en la Solicitud de patente publicada de Estados Unidos 2010/0242953 (en lo sucesivo en el presente documento también denominada como "Pub. '953").

Las realizaciones no limitantes de la invención se tratan haciendo referencia a la reflexión de la radiación electromagnética, tal como, aunque no limitados a, ondas electromagnéticas que tienen longitudes de onda en el intervalo de 300-2500 nm. Tal y como se usa en el presente documento, la expresión "artículo reflectante se refiere a cualquier artículo, por ejemplo, pero no limitado a "espejos solares" configura dos para reflejar la radiación electromagnética, tal como la ultravioleta, visible y/o infrarroja, radiación, por ejemplo, para su uso en sistemas de energía solar concentrada. Sin embargo, debe entenderse que las realizaciones de la invención no se limitan a su uso con espejos solares, pero podría practicarse con artículos de otros campos, tales como pero no limitados a, espejos residenciales y/o comerciales laminados o no laminados, y/o ventanas y/o reflectores para sistemas ópticos (por ejemplo, proyectores de vídeo o escáneres ópticos), solo por nombrar unos pocos. Por lo tanto, debe entenderse que las realizaciones a modo de ejemplo desveladas específicamente se presentan simplemente para explicar los conceptos generales de la invención y que la invención no se limita a estas realizaciones a modo de ejemplo específicas.

Las realizaciones no limitantes de la invención que se tratan en el presente documento incluyen, pero no se limitan a (A) un recubrimiento reflectante solar que tiene ópticas y estabilidad mejoradas; y (B) una pila de recubrimiento encapsulado de un espejo solar para aumentar la vida útil del espejo solar. En la siguiente exposición, la pila de recubrimiento del espejo solar emplea películas, capas y recubrimientos reflectantes solares depositados en vacío pulverizados por magnetrón. La invención, sin embargo, no se limita a los mismos, y la invención puede practicarse con cualquier tipo de película capa y/o recubrimientos depositados, por ejemplo, un proceso de recubrimiento por deposición de vapor químico. Se entiende que las realizaciones de la invención se presentan en secciones identificadas separadas para una apreciación de las realizaciones no limitantes de la invención y no para indicar de una forma u otra que las realizaciones de la invención son independientes y distintas unas de otras. Como se aprecia, las realizaciones no limitantes de la invención pueden usarse solas o en combinación unas con otras.

Recubrimiento reflectante solar que tiene óptica y estabilidad mejoradas

Esta realización no limitante de la invención proporciona un recubrimiento reflectante solar y un método para aplicar el recubrimiento reflectante solar a un sustrato para proporcionar un espejo solar que tiene una óptica y una estabilidad térmica mejoradas en comparación con los espejos solares de la técnica anterior. El espejo solar 5 de la técnica anterior mostrado en la figura 1 incluye un sustrato o capa 12 que tiene una primera superficie principal 14, es decir, una superficie principal exterior 14 y una segunda superficie principal 16 opuesta, o superficie principal interior 16. El espejo solar 9 mostrado en la figura 2 tiene una superficie reflectante solar cóncava 10 que se orienta hacia el sol 20 para reflejar la energía solar hacia un punto focal 21. En la siguiente exposición, la primera superficie principal o superficie exterior 14 del sustrato 12, y la superficie cóncava 10 o la superficie exterior 10 del espejo solar 9 están diseñadas para orientarse hacia la radiación incidente, por ejemplo, el sol 20 (el sol 20 mostrado solo en la figura 2), y la segunda superficie 16 del sustrato 12 y la superficie convexa 11 del espejo solar 9 se orienta hacia una dirección opuesta a la radiación incidente. Continuando con la referencia a la figura 1, la superficie 16 del sustrato 12 está diseñada para soportar el recubrimiento reflectante solar 22 de la técnica anterior como se muestra en la figura 1. Opcionalmente, se proporciona una capa subyacente 24 entre el recubrimiento reflectante 22 y la superficie 16 de la capa 12. Se aplica un recubrimiento protector 25 tratado en detalle a continuación sobre el recubrimiento reflectante solar 22.

El espejo solar 7 de la invención mostrado en la figura 3 incluye el sustrato o capa 12 con la primera superficie principal 14, es decir, una superficie principal exterior, y la segunda superficie principal opuesta 16, es decir, una superficie principal interior. El recubrimiento reflectante solar 27 de la invención se aplica sobre la superficie 29 de la capa subyacente 24 cuando está presente una capa subyacente y sobre la superficie 16 del sustrato 12 cuando no está presente una capa subyacente, y el recubrimiento protector 25 se aplica sobre el recubrimiento reflectante solar 27. En la siguiente exposición, la primera superficie principal 14 del espejo solar 7 está diseñada para orientarse hacia la radiación incidente, por ejemplo, el sol y la segunda superficie 16 del sustrato 12 se orienta hacia la dirección opuesta de la radiación incidente y está diseñada para soportar el recubrimiento reflectante solar 27 de la invención. Continuando con la referencia a la figura 3, el espejo solar 7 de la invención incluye un recubrimiento reflectante solar 27 que tiene dos capas subyacentes 28a y 28b separadas por una capa de separación 30. En la figura 4 se muestra un espejo solar 26 de la invención que incluye tres capas subyacentes, por ejemplo, las capas subyacentes 28a, 28b y 28c separadas por una película o medio de separación 30a y 30b para reducir el crecimiento cristalino. El recubrimiento reflectante solar 27 de la invención se trata con más detalle a continuación.

En la amplia práctica de la invención, el sustrato o capa 12 puede incluir cualquier material deseado que tenga las características deseadas. Por ejemplo, cuando la primera superficie principal 14 de la capa 12 se orienta hacia la radiación incidente, por ejemplo, el sol 20 (el sol 20 mostrado solo en la figura 3) y la segunda superficie principal 16 del sustrato o capa 12 soporta o lleva las capa subyacentes 28 y las capas de separación 30 del recubrimiento reflectante solar, por ejemplo, pero sin limitarse a las capa subyacentes 28a y 28b. La capa 12 es preferentemente transparente o translúcida a la luz visible. Por "transparente" se entiende que tiene una transmisión de más del 0 % hasta el 100 % en un intervalo de longitud de onda deseado, tal como la luz visible. Como alternativa, la capa 12 puede ser translúcida. "Translúcido" significa que permite la radiación electromagnética (por ejemplo, la luz visible) a transmitir pero difundiendo o dispersando esta radiación. Ejemplos de materiales adecuados para la capa 12 incluyen, pero no se limitan a, termoplásticos, materiales poliméricos termoendurecibles o elastoméricos, vidrios, cerámicas y metales o aleaciones metálicas, y combinaciones, compuestos o mezclas de los mismos. Los ejemplos específicos de materiales adecuados incluyen, pero no se limitan a, sustratos de plástico (tales como polímeros acrílicos, tales como poliacrilatos; polialquilmetacrilatos, tales como polimetilmetacrilatos, polimetilmetacrilatos, polipropilmetacrilatos poliuretanos; policarbonatos; polialquitreftalatos, tales como polietilentereftalato (PET), polipropilentereftalatos, polibutilentereftalatos; polímeros que contienen polisiloxano; o copolímeros de cualquier monómero para preparar estos, o cualquier mezcla de los mismos); sustratos cerámicos; sustratos de vidrio; o mezclas o combinaciones de cualquiera de los anteriores. Por ejemplo, la capa 12 puede incluir vidrio de silicato sódico-calcáreo convencional, vidrio de borosilicato o vidrio emplomado. El vidrio puede ser de vidrio transparente. Por "vidrio transparente" se entiende vidrio sin teñir o sin color. Como alternativa, el vidrio puede ser opaco, vidrio tintado o coloreado de otro modo. El vidrio puede ser vidrio templado o tratado térmicamente. Tal y como se usa en el presente documento, la expresión "tratado térmicamente" significa templado térmicamente, doblado térmicamente, reforzado térmico o laminado. El vidrio puede ser de cualquier tipo, tal como el vidrio flotado convencional, y puede ser de cualquier composición que tenga cualquier propiedad óptica, por ejemplo, cualquier valor de transmisión visible, transmisión ultravioleta, transmisión infrarroja y/o transmisión total de energía solar. Aunque no se limita a la invención, ejemplos de vidrio adecuado para el sustrato o la capa 12 se describen en las patentes de Estados Unidos núms. 4.746.347; 4.792.536; 5.030.593; 5.030.594; 5.240.886; 5.385.872; y 5.393.593. El sustrato o la capa 12 puede ser de cualquier dimensión deseada, por ejemplo, longitud, anchura, forma o espesor. En una realización a modo de ejemplo, la primera capa 12 puede tener un espesor superior a 0 hasta 25 mm (1,00 pulgada), tal como de 1 mm a 10 mm de espesor, por ejemplo, 1 mm a 5 mm de espesor, por ejemplo, menos de 4 mm de espesor, por ejemplo, de 3 mm a 3,5 mm de espesor, por ejemplo, 3,2 mm de espesor. Adicionalmente, la capa 12 puede tener cualquier forma deseada, tal como plana, curvada, de forma parabólica o similar. También, cuando el o los recubrimientos reflectantes primarios, por ejemplo, el recubrimiento reflectante 27 reside en la segunda superficie principal 16 del espejo solar, la capa 12 puede incluir, pero no se limita a, uno o más materiales que muestran una baja absorción de radiación electromagnética en la o las regiones de radiación electromagnética que se desean reflejar.

En una realización no limitante de la invención, la capa 12 puede tener una transmisión de luz visible alta a una longitud de onda de referencia de 550 nanómetros (nm) y un espesor de referencia de 3,2 mm. Por "transmisión de luz visible alta" se entiende una transmisión de luz visible a 550 nm mayor o igual al 85 %, tal como mayor o igual al 87 %, tal como mayor o igual al 90 %, tal como mayor o igual al 91 %, tal como mayor o igual al 92 %, tal como mayor o igual al 93 %, tal como mayor o igual al 95 %, a 3,2 mm de espesor de referencia para la capa. Un vidrio especialmente útil para la práctica de la invención se desvela en las patentes de Estados Unidos núms. 5.030.593 y 6.030.594. Los ejemplos no limitantes de vidrio que pueden usarse para la práctica de la invención incluyen, pero no se limitan a, los cristales Starphire.RTM, Solarphire.RTM, Solarphire.RTM. PV, Solargreen.RTM, Solextra.RTM, GL-20.RTM., GL-35.TM., Solarbronze.RTM, TRANSPARETE y Solargray.RTM, todos disponibles comercialmente de PPG Industries Inc. de Pittsburgh, Pa.

Como puede apreciarse por un experto en la materia, la capa 12 (véanse las figuras 1 y 3) es transparente cuando la capa 12 está entre el sol 20 y el recubrimiento reflectante 22, y la capa puede ser opaca o transparente cuando el recubrimiento reflectante solar está entre el sol 20 y la capa.

Haciendo referencia a la figura 3, en otra realización no limitada de la invención, la capa 24 o recubrimiento superficial 24 o capa subyacente 24 se proporciona entre la subcapa 28b del recubrimiento reflectante solar 18 y la segunda superficie principal 16 de la capa 12. El recubrimiento superficial 24 se deposita preferentemente usando un proceso basado en vacío e inmediatamente antes de la deposición de la capa de recubrimiento reflectante de plata (Ag) depositada en vacío 27 sin romper el vacío con el fin de proporcionar una superficie virgen para recibir el recubrimiento reflectante solar 27. El recubrimiento superficial 24 puede proporcionar una interfaz más fuerte o más duradera entre la capa 12 y el recubrimiento reflectante 27. El recubrimiento superficial 24 puede incluir, pero no se limita a uno o más materiales elegidos de tal manera que la interfaz entre el recubrimiento superficial 24 y el recubrimiento reflectante solar 27 sea más estable mecánica, química y/o ambientalmente que una interfaz entre la capa 12 y el recubrimiento reflectante primario 27. También, el recubrimiento superficial 24 puede servir como barrera de difusión para el intercambio elemental entre la capa 12 y el recubrimiento reflectante 27 (tal como la migración del sodio desde la capa de vidrio 12 hacia el recubrimiento o recubrimientos suprayacentes o la migración del metal, por ejemplo, plata, desde el recubrimiento reflectante 27 hasta el vidrio), especialmente como podría producirse como resultado de someter el artículo recubierto a temperaturas elevadas, por ejemplo, para doblar o reforzar térmicamente.

Adicionalmente o como alternativa, el recubrimiento superficial 24 puede proporcionar una superficie más lisa o más plana sobre la que depositar un recubrimiento superpuesto, por ejemplo, el recubrimiento reflectante solar 27. Ejemplos de materiales adecuados para el recubrimiento superficial 24 incluyen, pero no se limitan a, materiales inorgánicos tales como pero no limitados a dieléctricos de baja absorción que transmiten luz, tales como óxidos metálicos, nitruros metálicos y/o combinaciones de los mismos, compuestos o mezclas de óxidos metálicos y/o nitruros metálicos. Ejemplos de óxidos metálicos adecuados incluyen alúmina, sílice, titania, circonita, óxido de zinc, estannato de zinc, óxido de estaño, o mezclas o combinaciones de los mismos. Otros ejemplos de la capa subyacente 24 incluyen una o más capas de dióxido de silicio y/o nitruro de silicio o combinaciones de los mismos. En una realización no limitante, el recubrimiento superficial o capa subyacente 24 incluye pero no se limita a titania. El recubrimiento superficial 24 puede tener cualquier composición o espesor para proporcionar una funcionalidad suficiente al artículo (por ejemplo, mecánica, química, pasivación, planarización, adhesión, propiedades de barrera de difusión, mejora de la durabilidad ambiental, mejora óptica). En una realización específica donde el recubrimiento superficial 24 es titania, el recubrimiento superficial 24 tiene un espesor en el intervalo de 0,1 nm a 5 nm, tal como de 0,1 nm a 3 nm, tal como de 0,5 nm a 3 nm, tal como de 1 nm a 3 nm, tal como de 0,5 nm a 2 nm, tal como de 1 nm a 2 nm, tal como de 1,5 nm a 2 nm, tal como de 1,8 nm.

Haciendo referencia a las figuras 3 y 4 según sea necesario, en la práctica preferente de la invención, la subcapa 28b del recubrimiento reflectante solar 27 del espejo solar 7 (figura 3), y la subcapa 28c del recubrimiento reflectante solar 27 del espejo solar 26 (figura 4) se forman sobre al menos una parte de la segunda superficie principal 16 del sustrato 12, por ejemplo, sobre al menos una parte de la capa subyacente 24, si está presente. Opcionalmente, se proporciona un recubrimiento protector 25 sobre al menos una parte del recubrimiento reflectante solar 27. Mientras que en la realización ilustrada mostrada en las figuras 3 y 4, la capa subyacente 24, el recubrimiento reflectante solar 27 y el recubrimiento protector 25 se forman sobre la segunda superficie principal 16 del sustrato 12, se entiende que al menos algunos de los recubrimientos podrían formarse alternativamente sobre la primera superficie principal 14 del sustrato 12. La selección de material de los espejos solares 7 y 26 de la invención, por ejemplo, pero no limitado a los materiales del sustrato 12, el recubrimiento superficial o capa subyacente opcional 24 empleada para, entre otras cosas, actuar como un recubrimiento de barrera para el recubrimiento reflectante solar 27, y el recubrimiento protector 25 también se trata en la patente de Estados Unidos N.° 8.445.098 ("Pat '098") y no se considera necesario ninguna exposición adicional.

Para facilitar la referencia del recubrimiento o las películas, el recubrimiento o las películas se tratan como recubrimientos y películas individuales, por ejemplo, pero sin limitarse a la invención, las películas individuales del espejo solar 7 de la invención mostradas en la figura 3 son la capa subyacente 24, el recubrimiento reflectante solar 27, que incluye las subcapas 28a y 28b y la película de separación 30, y la película protectora 25 como se muestra en la figura 3. Las películas individuales del espejo solar 26 de la invención mostradas en la figura 4 son la capa subyacente 24, el recubrimiento reflectante 27, que incluye las subcapas 28a-c y las películas de separación 30a-b, y la película protectora 25 como se muestra en la figura 4. Opcionalmente, las películas del espejo solar 26 mostradas en la figura 4 pueden denominarse colectivamente como pila de recubrimiento 34. Para el espejo solar 5 de la técnica anterior mostrado en la figura 1, las películas individuales del espejo solar 5 de la técnica anterior mostrada en la figura 1 son la capa subyacente 24, el recubrimiento reflectante solar 22 y la película protectora 25 como se muestra en la figura 1 pueden denominarse opcionalmente pila de recubrimiento 35 de la técnica anterior.

Haciendo referencia de nuevo a las figuras 3 y 4 según sea necesario, el recubrimiento reflectante solar 27 se forma sobre al menos una parte de la segunda superficie principal 16, por ejemplo, sobre al menos una parte del recubrimiento superficial 24, si está presente. El recubrimiento reflectante solar 27 de la invención incluye, pero no se limita a, dos o más subcapas 28, por ejemplo, las subcapas 28a y 28b en la figura 3 y las subcapas 28a-c en la figura 4. Las subcapas de componentes 28, en la práctica preferente de la invención son materiales reflectantes solares o materiales que reflejan partes del espectro electromagnético. En una realización no limitante de la invención, el recubrimiento reflectante solar 28 incluye, pero no se limita a las subcapas metálicas reflectantes de radiación 28a y 28b, o 28a y 28b y 28c, y así sucesivamente. Ejemplos de metales reflectantes adecuados para las subcapas 28 del recubrimiento reflectante solar 27 incluyen, pero no se limitan a, plata metálica, aluminio, oro, cobre, platino, iridio, osmio, paladio, rutenio, rodio u otros metales nobles y aleaciones, mezclas, uniones o combinaciones de los mismos. En una realización no limitante de la invención, el recubrimiento reflectante solar 27 incluye, pero no se limita a, subcapas de plata metálica 28 de tal manera que el espesor del recubrimiento reflectante solar 27 tiene un espesor en el intervalo de 50 nm a 500 nm, y preferentemente 100 nm. El recubrimiento reflectante solar 27 de la figura 4 puede depositarse hasta un espesor de tal manera que el espejo solar 7 y 26 tenga cualquier nivel de reflectancia deseado específico en el intervalo deseado de la radiación electromagnética a reflejar. Las subcapas 28a, 28b y 28c del recubrimiento reflectante solar 27 pueden depositarse hasta un espesor suficiente para que el recubrimiento reflectante solar 27 sea opaco en un intervalo de longitud de onda deseado, tal como la luz visible. El recubrimiento reflectante solar 27 puede ser especialmente útil para reflejar la energía infrarroja visible y solar. En una realización específica no limitante de la invención, el recubrimiento reflectante solar 27 se deposita mediante un proceso de deposición electrolítica convencional, como se describe en mayor detalle a continuación. En otra realización no limitante de la invención, la pila de recubrimiento 32 del espejo solar 7 puede incluir, pero no se limita a, un "reflector alto" que tiene una pluralidad de películas alternas de materiales de índice de refracción alto y bajo como se conoce en la técnica, por ejemplo, véase la figura 11 y la exposición de la figura 11 para ver las películas adicionales.

El recubrimiento protector 25 ayuda a proteger las capas subyacentes de los recubrimientos y/o películas de la pila de recubrimiento 32 del espejo solar 7, y la pila de recubrimiento 34 del espejo solar 26 mostrado en las figuras 3 y 4, respectivamente, de ataques mecánicos y químicos durante la fabricación, almacenamiento, tránsito, manejo, procesamiento y/o durante la vida útil del espejo en el campo. La recubrimiento protector 25 también ayuda a proteger las capas subyacentes de la entrada de agua líquida, vapor de agua y otros contaminantes sólidos, líquidos o gaseosos ambientales. La recubrimiento protector 25 puede ser una capa de recubrimiento de barrera al oxígeno para evitar o reducir el paso de oxígeno ambiental a las capas subyacentes durante el procesamiento posterior, por ejemplo, tal como durante el calentamiento o el doblado. La recubrimiento protector 25 puede ser de cualquier material o mezcla de materiales que se desee, tales como, pero sin limitarse a, uno o más materiales inorgánicos. En una realización a modo de ejemplo, el recubrimiento protector 25 puede incluir una capa que tenga uno o más materiales de óxidos metálicos, tales como, entre otros, óxidos de aluminio, silicio o aleaciones, fusiones, combinaciones o mezclas de los mismos. Por ejemplo, el recubrimiento protector 25 puede ser una capa de recubrimiento única que comprende un óxido depositado por deposición electrolítica de un objetivo de deposición electrolítica que comprende silicio y aluminio en el intervalo de 0 % en peso hasta 100 % en peso de aluminio y/o 100 % en peso hasta 0 % en peso de silicio, tal como de 1 % en peso hasta 99 % en peso de aluminio y 99 % en peso hasta 1 % en peso de silicio, tal como de 5 % en peso hasta 95 % en peso de aluminio y 95 % en peso hasta 5 % en peso de silicio, tal como de 10 % en peso hasta 90 % en peso de aluminio y 90 % en peso hasta 10 % en peso de silicio, tal como de 15 % en peso hasta 90 % en peso de aluminio y 85 % en peso hasta 10 % en peso de silicio, tal como de 50 % en peso hasta 75 % en peso de aluminio y 50 % en peso hasta 25 % en peso de silicio, tal como de 50 % en peso hasta 70 % en peso de aluminio y 50 % en peso hasta 30 % en peso de silicio, tal como de 35 % en peso hasta 100 % en peso de aluminio y 65 % en peso hasta 0 % en peso de silicio, por ejemplo, 70 % en peso hasta 90 % en peso de aluminio y 30 % en peso hasta 10 % en peso de silicio, por ejemplo, 75 % en peso hasta 85 % en peso de aluminio y 25 % en peso hasta 15 % en peso de silicio, por ejemplo, 88 % en peso de aluminio y 12 % en peso de silicio, por ejemplo, 65 % en peso hasta 75 % en peso de aluminio y 35 % en peso hasta 25 % en peso de silicio, por ejemplo, 70 % en peso aluminio y 30 % en peso silicio, por ejemplo, 60 % en peso hasta menos del 75 % en peso de aluminio y más del 25 % en peso hasta el 40 % en peso de silicio. En una realización específica no limitante, el recubrimiento protector 23 comprende un óxido depositado por deposición electrolítica de un objetivo de deposición electrolítica que incluye 40 % en peso hasta 15 % en peso de aluminio y 60 % en peso hasta 85 % en peso de silicio tal como 85 % en peso de silicio y 15 % en peso de aluminio. Otros materiales, tal como aluminio, cromo, hafnio, itrio, níquel, boro, fosforoso, titanio, circonio y/u óxidos de los mismos, también puede estar presentes, tal como para ajustar el índice de refracción del recubrimiento protector 25. En una realización no limitante, el índice de refracción del recubrimiento protector 25 puede estar en el intervalo de 1 a 3, tal como de 1 a 2, tal como de 1,4 a 2, tal como de 1,4 a 1,8.

En una realización no limitante de la invención, el recubrimiento protector 25 incluye, pero no se limita a una combinación de sílice y alúmina. La recubrimiento protector 25 puede pulverizarse desde dos cátodos (por ejemplo, uno de silicio y uno de aluminio) o desde un solo cátodo que contiene silicio y aluminio. Este recubrimiento protector de óxido de aluminio y silicio 25 puede escribirse como Si.sub.xAl.sub.1-xO.sub.1,5+x/2, donde x puede variar desde mayor que 0 hasta menor que 1. En una realización específica no limitante de la invención, el recubrimiento protector 25 puede ser un recubrimiento de óxido de aluminio y silicio (Si.sub.xAl.sub.1-xO.sub.1,5+x/2) que tiene un espesor en el intervalo de 5 nm a 5000 nm, tal como de 5 nm a 1000 nm, tal como de 10 nm a 100 nm, por ejemplo, 10 nm a 50 nm, tal como de 10 nm a 40 nm, tal como de 20 nm a 30 nm, tal como de 25 nm. Adicionalmente, el recubrimiento protector 25 puede tener un espesor no uniforme. Por "espesor no uniforme" se entiende que el espesor del recubrimiento protector 25 puede variar en una unidad de zona determinada, por ejemplo, el recubrimiento protector 25 puede tener zonas o puntos altos y bajos. En otra realización no limitante, el recubrimiento protector 25 incluye, pero no se limita a, un recubrimiento o mezcla de óxido de aluminio y silicio, combinación, aleación, o fusión de sílice y alúmina, tal como 85 % en peso de sílice y 15 % en peso de alúmina, y tiene un espesor en el intervalo de 10 nm a 500 nm, tal como de 20 nm a 300 nm, tal como de 50 nm a 300 nm, por ejemplo, 50 nm a 200 nm, tal como de 50 nm a 150 nm, tal como de 50 nm a 120 nm, tal como de 75 nm a 120 nm, tal como de 75 nm a 100 nm. En una realización específica no limitante, el recubrimiento protector 25 puede tener un espesor de al menos 50 nm, tal como al menos 75 nm, tal como al menos 100 nm, tal como al menos 110 nm, tal como al menos 120 nm, tal como al menos 150 nm, tal como al menos 200 nm.

En otra realización no limitante de la invención, el recubrimiento protector 25 incluye pero no se limita a sílice que tiene un espesor en el intervalo de 10 nm a 100 nm, tal como de 10 nm a 80 nm, tal como de 20 nm a 80 nm, tal como de 30 nm a 70 nm, tal como de 40 nm a 60 nm, tal como de 50 nm. En otra realización no limitante, el recubrimiento protector 25 incluye, pero no se limita a, sílice que tiene un espesor en el intervalo de 10 nm a 500 nm, tal como de 10 nm a 400 nm, tal como de 20 nm a 300 nm, tal como de 50 nm a 200 nm, tal como de 75 nm a 150 nm, tal como de 75 nm a 120 nm.

En otra realización no limitante de la invención, el recubrimiento protector 25 puede incluir una estructura multicapa, por ejemplo, una primera capa con al menos una segunda capa formada sobre la primera capa. En una realización específica no limitante, la primera capa puede incluir, pero no se limita a alúmina o una mezcla, combinación, fusión o aleación que incluye alúmina y sílice. Por ejemplo, la primera capa puede incluir, pero no se limita a un óxido de silicio y aluminio depositado por deposición electrolítica de un objetivo de deposición electrolítica que tiene más del 5 % en peso de aluminio, tal como más del 10 % en peso aluminio, tal como más del 15 % en peso aluminio, tal como más del 30 % en peso aluminio, tal como más del 40 % en peso aluminio, tal como el 50 % en peso hasta el 60 % en peso de aluminio, tal como en el intervalo del 70 % en peso hasta el 100 % en peso de aluminio y el 40 % en peso hasta el 0 % en peso de silicio, tal como más del 90 % en peso aluminio, tal como más del 95 % en peso aluminio. En una realización no limitante, la primera capa incluye todo o sustancialmente todo el óxido de aluminio. En una realización no limitante, la primera capa puede tener un espesor en el intervalo de más de 0 nm a 1 micrón, tal como de 5 nm a 10 nm, tal como de 10 nm a 25 nm, tal como de 10 nm a 15 nm. La segunda capa puede comprender sílice o una mezcla, combinación, fusión o aleación que comprende sílice y alúmina. Por ejemplo, la segunda capa puede comprender un óxido de silicio y aluminio depositado por deposición electrolítica de un objetivo de deposición electrolítica que tiene más del 40 % en peso de silicio, tal como más del 50 % en peso silicio, tal como más del 60 % en peso silicio, tal como más del 70 % en peso silicio, tal como más del 80 % en peso silicio, tal como en el intervalo de 80 % en peso hasta 90 % en peso de silicio y 10 % en peso hasta 20 % en peso de aluminio, por ejemplo, 85 % en peso de silicio y 15 % en peso de aluminio. En una realización no limitante, la segunda capa puede tener un espesor en el intervalo de más de 0 nm a 2 micrones, tal como de 5 nm a 500 nm, tal como de 5 nm a 200 nm, tal como de 10 nm a 100 nm, tal como de 30 nm a 50 nm, tal como de 35 nm a 40 nm. En otra realización no limitante, la segunda capa puede tener un espesor en el intervalo de más de 0 nm a 1 micrón, tal como de 5 nm a 10 nm, tal como de 10 nm a 25 nm, tal como de 10 nm a 15 nm. En otra realización no limitante, el recubrimiento protector 25 puede ser una bicapa formada por una capa que contiene óxido metálico (por ejemplo, una primera capa que contiene sílice y/o alúmina) formada sobre otra capa que contiene óxido metálico (por ejemplo, una segunda capa que contiene sílice y/o alúmina) en donde los dos componentes de dicho recubrimiento protector bicapa tienen diferentes composiciones químicas. Las capas individuales del recubrimiento protector multicapa 25 pueden tener cualquier espesor deseado. Se describen ejemplos no limitantes de recubrimientos protectores adecuados 25, por ejemplo, en las Solicitudes de patente de Estados Unidos con números de serie 10/007.382; 10/133.805; 10/397.001; 10/422.094; 10/422.095; y 10/422.096.

Comparando los espejos solares 7 y 26 de la invención mostrados en las figuras 3 y 4, respectivamente con el espejo solar 5 de la técnica anterior mostrado en la figura 1, la diferencia de interés para la presente exposición es el recubrimiento reflectante solar 22 del espejo solar 5 de la técnica anterior, y el recubrimiento reflectante solar 27 de los espejos solares 7 y 26 de la invención. Más especialmente, el sustrato 12, la capa subyacente 24 y el recubrimiento protector 25 del espejo solar 5 de la técnica anterior mostrados en la figura 1, y de los espejos solares 7 y 26 mostrados en las figuras 3 y 4, respectivamente son similares si no idénticos. Basándose en lo anterior, puede apreciarse que la diferencia entre los espejos solares de la técnica anterior y los espejos solares de la invención es el recubrimiento reflectante solar. Más especialmente, el recubrimiento reflectante solar 22 de la técnica anterior es una película reflectante solar monolítica 22, por ejemplo, una sola película de plata (Ag) mientras que el recubrimiento reflectante solar 27 de la invención incluye películas o subcapas reflectantes solares 28 separadas por capas de separación 30.

En la siguiente exposición, se hace referencia a la realización no limitante del recubrimiento reflectante solar 27 del espejo solar 7 de la invención (véase la figura 3). La exposición, sin embargo, a menos que se indique lo contrario, también puede aplicarse a la realización no limitante del recubrimiento reflectante solar 27 del espejo solar 26 de la invención (véase la figura 4). Haciendo referencia a las figuras 3 y 4 según sea necesario, el recubrimiento reflectante solar 27 de la invención tiene la capa de separación 30 entre las subcapas 28a y 28b (véanse las figuras 1 y 3), y tiene las capas de separación 30a y 30b entre las subcapas 28a, 28b y 28c (figura 4). Haciendo referencia a la figura 4, la superficie 38 de la capa de separación 30a puede estar en contacto superficial con la superficie adyacente 40 de las subcapas 28a o 28b y 28c si está presente, o puede proporcionarse un recubrimiento o película entre la superficie 38 de la capa de separación 30 y la superficie 40 de la subcapas 28a y 28b. Sin limitar el alcance de la invención, la realización no limitante de la invención puede considerarse un espejo solar 7 que tiene un recubrimiento reflectante solar 27 que tiene dos subcapas reflectantes solares 28a y 28b (figura 3) y 28c (véase la figura 4 separada por una capa de separación 30a (figura 3) y 30b (figura 4). En la práctica de la invención, la superficie 40 de la subcapa 28a está en contacto superficial con, o sobre la superficie adyacente 38 de la capa de separación 30, y la superficie 40 de la subcapa 28b está en contacto superficial con la superficie 38 de la capa de separación 30. No obstante de lo anterior, la invención contempla tener capas de recubrimiento adicionales entre las superficies 40 de las subcapas 28a y 28b, respectivamente del recubrimiento reflectante solar 27, y las superficies 38 de la película de separación 30a y 30b, como se muestra en la figura 4. Esta realización no limitante de la invención se trata con más detalle a continuación.

La práctica de la invención proporciona un espejo solar 7 y 26 que es ópticamente más estable a temperaturas elevadas, por ejemplo, 638 a 649 °C (1180 a 1200 °F), un intervalo de temperatura que sea adecuado para el tratamiento térmico de vidrio a alta temperatura, tal como el templado térmico, reforzamiento térmico, o doblado, del vidrio. Adicionalmente, el recubrimiento de reflectancia solar 27 puede mostrar un intervalo de reflectancia o transmitancia solar en la o las regiones de interés dentro del espectro electromagnético (por ejemplo, ultravioleta, visible, infrarrojo cercano, infrarrojo lejano, microondas, onda de radio, etc.). Por ejemplo, pero sin limitarse a la invención, los espejos solares 7 y 26 (figuras 3 y 4, respectivamente) pueden tener una reflexión de luz visible a una longitud de onda de 550 nm de al menos el 85 %, tal como al menos el 90 %, tal como al menos el 95 % de la reflectancia de "luz visible" adyacente a una o más subcapas de plata 28a, 28b, (figura 3) y 28c (figura 4).

La práctica de la invención mitiga una reducción potencial en la reflectancia especular del espejo solar de la invención, por ejemplo, pero sin limitarse a los espejos solares 7 y 26 de las figuras 3 y 4, respectivamente, reduciendo la cantidad de luz que no es especulativa (es decir, difusa) reflejada desde el espejo solar 7 y 26 de la invención.

Con el fin de ilustrar los beneficios de la presente invención, se adoptó la expresión "reflectancia incluida especular" para significar todas las contribuciones especulares y no especulares (es decir, difusas) a la reflectancia del espejo. Habitualmente, se busca minimizar la cantidad de reflectancia especular excluida (es decir, difusa) con el fin de maximizar la reflectancia especular del espejo. Puede usarse un espectrofotómetro disponible comercialmente para medir la reflectancia incluida especular (que incluye componentes tanto especulares como no especulares) y su componente excluida especular. El instrumento usado para realizarlo fue un espectrofotómetro Hunter Ultrascan PRO. El intervalo de longitud de onda medido fue de 350-1000 nm. La reflectancia incluida especular en el lado del vidrio (es decir, la energía incidente en la superficie no recubierta de la muestra) medida por el instrumento se tabula como un porcentaje de la luz incidente que se refleja de manera especular y no especular frente a la longitud de onda. De manera similar, la reflectancia excluida especular del lado del vidrio medida por el instrumento se tabula como un porcentaje de la luz incidente que se refleja de manera no especular frente a la longitud de onda. Los valores tabulados de reflectancia excluida especular pueden ponderarse mediante la función de irradiancia solar e integrarse numéricamente para producir un número único al que nos referimos como "reflectancia del lado del vidrio ponderada solar excluida especular" (a menudo abreviada en el presente documento como "SpEx WIRg" donde "WIR" significa "reflectancia integrada ponderada (solar)", "SpEx" significa "excluida especular", y el subíndice "g" indica que la energía de la luz incide en el lado del vidrio (es decir, la superficie no recubierta) del espejo solar 7. Para aplicaciones de espejos solares, la o las superficies que están destinadas a recibir el flujo de luz solar reflejada se denominan "receptoras". Por lo general, puede desearse minimizar la reflectancia del lado del vidrio ponderada solar excluida especular (SpEx WIRg) debido a que cualquier energía luminosa que se refleja de manera no especular desde un espejo solar puede no interceptarse por la superficie del receptor, constituyendo de este modo una pérdida de la energía solar incidente disponible.

Se fabricaron dos muestras para comparar. La muestra 1 era un espejo solar de la técnica anterior designado por el número 70 y mostrado en la figura 5, y la muestra 2 era una realización no limitante de un espejo solar de la invención designado por el número 72 y mostrado en la figura 6. Haciendo referencia a la figura 5, el espejo solar 70 (Muestra 1) de la técnica anterior incluía:

1. Un sustrato de vidrio con bajo contenido de hierro 12 del tipo vendido por PPG Industries Inc., bajo la marca registrada SOLARPHIRE PV con un espesor nominal de 3,2 milímetros ("mm");

2. Un recubrimiento superficial o capa subyacente 74 de titania (TiO2) con un espesor de 2 nm aplicada por MSVD a la superficie 16 del sustrato de vidrio 12;

3. Se aplicó un recubrimiento reflectante solar de plata ("Ag") 22 con un espesor de 100 nm aplicada por MSVD en la película de recubrimiento superficial de TiO274;

4. Una "imprimación" o "barrera" o capa de "bloqueo" de Ti (Ox) 76 con un espesor de 2,5 nm aplicada por MSVD sobre la película de Ag 22;

5. Una película de óxido de capa de recubrimiento superior 78 de 52 % en peso de Zn -48 % en peso de Sn ("óxido de Zn 52-Sn48") con un espesor de 140 nm; también denominada estannato de zinc (Zn2SnO4) aplicada por MSVD sobre la capa de "imprimación" de Ti (Ox) 76;

6. Un óxido de película de aluminosilicato 25 de 85 % en peso de Si -15 % en peso de Al ("Si85-Al15"), la película también conocida como Revestimiento de protección permanente ("PPO") con un espesor de 75 nm se aplicó sobre la película 78 de "óxido de Zn52-Sn48"; la película 80 de aluminosilicato ("Si85-Al15") aplicada sobre la película 78 de capa de recubrimiento superior "Zn52-Sn48".

Haciendo referencia a la figura 6, el espejo solar 72 de la invención (Muestra 2) incluía, pero no se limitaba a:

1. Un sustrato de vidrio bajo en hierro 12 del tipo vendido por PPG Industries bajo la marca registrada SOLARPHIRE PV con un espesor nominal de 3,2 milímetros ("mm");

2. Una película de recubrimiento superficial de titania (TiO2) 74 con un espesor de 2 nanómetros aplicada por MSVD a la superficie 16 del sustrato de vidrio 12;

3. Una subcapa 28b de una película de plata ("Ag") 27 con un espesor de 50 nm aplicada sobre la película de TiO2 74;

4. Una primera película de separación de Ti (Ox) 82 con un espesor de 1,3 nm aplicada sobre la subcapa 28b de la película de Ag (50 nm);

5. Una segunda película de separación 84 de Zn2SnO4 con un espesor de 3,5 nm aplicada sobre la película de separación de Ti (Ox) 82;

6. Una subcapa de plata 28a del recubrimiento de plata ("Ag") con un espesor de 50 nanómetros ("nm") aplicada sobre la segunda película de separación 84 de Zn2SnO4;

7. Una capa de "imprimación" o "barrera" o "bloqueador" de Ti (Ox) 76 con un espesor de 2,5 nm en la subcapa 28a de Ag;

8. Una película de óxido de capa de recubrimiento superior 84 de 52 % en peso de Zn -48 % en peso de Sn ("óxido de Zn52-Sn48") con un espesor de 140 nm; también denominada estannato de zinc (Zn2SnO4) aplicada por MSVD sobre la capa de "imprimación" de Ti (Ox) 76;

9. Un óxido de película de aluminosilicato (la película de PPO) 25 de 85 % en peso de Si - 15 % en peso de Al ("óxido de Si85-Al15") con un espesor de 75 nm se aplicó sobre la película de óxido de "Zn52-Sn48".

La película de Ti (O^x) 76 para los espejos solares 70 y 72 no tenía un subnúmero debido a que el titanio (Ti) se deposita como titanio metálico dentro del sistema de vacío y reacciona con el oxígeno a medida que continúa el proceso de recubrimiento. Después de completar la deposición de recubrimiento, el titanio (Ti) se ha oxidado completamente o se ha oxidado casi por completo. Si el titanio no se oxida completamente en el estado depositado, se espera que cualquier titanio metálico residual TiO^xse oxide por completo mediante el posterior procesamiento térmico a alta temperatura. (por ejemplo, templado térmico, reforzamiento térmico, doblado).

La figura 7 es una gráfica que muestra la reflectancia Rg ponderada solar con exclusión especular aproximada ("SpEx WIRg"), estimada usando los datos de reflectancia R espectral de 350-1000 nm, de los recubrimientos de espejos solares experimentales con y sin recubrimiento reflectante solar 27 de la invención que tienen las capas de separación 82 y 84 y las subcapas 28a y 28b. Como puede apreciarse en la exposición anterior, la pila de revestimiento 86 del espejo solar 70 de la técnica anterior, y la pila de revestimiento 88 del espejo solar 72 de la invención son nominalmente idénticas excepto que el espejo solar 70 de la técnica anterior emplea una película de Ag monolítica 22, y el espejo reflectante solar 72 de la invención tiene las capas de separación 82 y 84 en la pila de revestimiento 88 del espejo solar 72 de la invención. El lado izquierdo de la representación gráfica muestra la reflectancia del lado del vidrio ponderada solar excluida especular de ambos espejos solares 70 y 72 en su estado depositado/no tratado térmicamente. El lado derecho de la representación gráfica muestra la reflectancia del lado del vidrio ponderada solar excluida especular de ambos espejos solares 70 y 72 después del tratamiento térmico para simular el templado térmico. Considerando el lado izquierdo de la representación gráfica, la columna del extremo izquierdo son los datos del espejo solar 70 sin las películas de separación 82 y 84 de la invención, y la columna inmediatamente adyacente a la derecha son los datos del espejo solar 72 de la invención con las películas de separación 82 y 84 de la invención. Como puede verse en la figura 7, en sus estados depositados/no tratados térmicamente, la reflectancia del lado del vidrio ponderada solar excluida especular de los espejos solares 70 y 72 es similar. Considerando el lado derecho de la representación gráfica de la figura 7, la columna del extremo derecho son los datos del espejo solar 72 con las películas de separación 82 y 84 de la invención; la columna inmediatamente adyacente a la izquierda son los datos del espejo solar 70 sin las películas de separación 82 y 84 de la invención. Como puede verse en la figura 8, después del tratamiento térmico para simular el templado térmico, la reflectancia del lado del vidrio ponderada solar excluida especular del espejo solar 72 es: (a) similar al valor de la SpEx WIRg del espejo solar 72 en su estado depositado, y (b) es menor que el del espejo solar 70 después de que el espejo solar 70 se haya sometido a un tratamiento térmico. Como se aprecia ahora, por lo general, puede desearse minimizar la SpEx WIRg para las aplicaciones de espejos solares.

La información de la figura 7 demuestra que el espejo solar de la técnica anterior y el espejo solar de la invención tienen aproximadamente el mismo nivel de reflectancia excluida especular en sus estados depositados, pero diferencias significativas cuando se tratan térmicamente. Específicamente, en el estado depositado/sin calentar, el sustrato recubierto 12 de la técnica anterior (espejo solar 70) y el sustrato recubierto 12 de la invención (espejo solar 72) muestran poca o ninguna turbidez, basándose en una evaluación visual cualitativa en donde los espejos solares 70 y 72 se vieron en reflectancia bajo iluminación incandescente con reflector.

De manera adicional, las reflectancias excluidas especulares ponderadas (solares) estimadas (350-1000 nm) "truncadas", SpEx WIRg, del espejo solar 70 y del espejo solar 72, en sus estados depositados/sin calentar, fueron similares en aproximadamente un 0,09-0,1 %. Después del tratamiento térmico para simular el templado térmico, la reflectancia Rg ponderada solar excluida especular del espejo solar 70 de la técnica anterior mostró un aumento de aproximadamente tres veces para la SpEx WIRg ~ 0,33 %, mientras que la reflectancia del espejo solar 72 de la invención, mostró solo un ligero aumento para la SpEx WIRg ~ 0,13 % (véase la figura 7).

De este modo, la figura 7 ilustra un beneficio del uso de las capas de separación de la invención, es decir, la capacidad de suprimir un aumento en la reflectancia Rg ponderada solar excluida especular ("SpEx WIRg") inmediatamente después del tratamiento térmico a alta temperatura. En el presente documento nos referimos al valor SpEx WIRg medido inmediatamente/poco después del tratamiento térmico de templado térmico a alta temperatura, sin un envejecimiento adicional significativo a temperatura ambiente u otras temperaturas, como el "tiempo cero de SpEx WIRg". Además, a veces las expresiones "turbidez", "no especular", "reflectancia WIRg excluida especular" y "SpEx WIRg" se usan como sinónimos.

Otra característica del recubrimiento reflectante solar de la invención es la estabilidad térmica mejorada de los espejos tratados térmicamente envejecidos a temperaturas elevadas. Se realizó un experimento para simular el comportamiento del espejo solar de la técnica anterior (Muestra 3) y un espejo solar de la invención (Muestra 4) durante un período de tiempo superior a 10000 horas a una temperatura de 150 °C. Haciendo referencia a la figura 5, la muestra 3 incluye, pero no se limita a:

1. El sustrato de vidrio SOLARPHIRE PV 12 con un espesor nominal de 3,2 mm;

2. La película 74 de TiO2 con un espesor de 2 nm se aplica sobre la superficie 16 del sustrato 12 de espaldas a la luz incidente, por ejemplo, pero sin limitarse al sol 20 (véase la figura 2);

3. La película de plata ("Ag") 22 con un espesor de 100 nanómetros ("nm") aplicada sobre la película 74 de TiO2; 4. Se aplica una película 90 de Inconel 600 que mejora la resistencia a la corrosión y absorbe los rayos UV con un espesor de (30 nm) sobre la película de plata Ag 22. El Inconel 600 se muestra en líneas discontinuas y solo se muestra en la figura 5;

5. La capa de "imprimación" (o "barrera" o "bloqueador") de Ti (Ox) 76 (~ 2,5 nm) sobre la capa 90 de Inconel 600; 6. La película de óxido de capa de recubrimiento superior 78 de 52 % en peso de Zn - 48 % en peso de Sn ("óxido de Zn52-Sn48") con un espesor de 140 nm en el Ti (Ox) "imprimado" 76; y

7. La capa de revestimiento de protección permanente 25 con un espesor de 75 nm sobre la capa de recubrimiento superior 78 ("óxido de Zn52-Sn48").

La Muestra 4 era un espejo solar de la invención y era similar al espejo solar 72 mostrada en la figura 6. Más especialmente, la Muestra 4 tenía:

1. El sustrato de vidrio SOLARPHIRE PV 12 con un espesor nominal de 3,2 mm;

2. La película de TiO274 con un espesor de 2 nm en la superficie principal 16 del sustrato 12 de espaldas a la luz incidente, por ejemplo, pero sin limitarse al sol 20 (véase la figura 3);

3. La primera subcapa de plata (Ag) 28b de un recubrimiento reflectante solar de plata (Ag) 27 con un espesor de 50 nm en la película de TiO274;

4. Una primera película de separación de Ti (Ox) 82 con un espesor de aproximadamente 1 nm en la subcapa de Ag 28b con un espesor de 50 nm;

5. Una segunda película de separación que comprende un óxido de 52 % en peso de Zn - 48 % en peso de Sn ("óxido de Zn52-Sn48") 84, también conocido como estannato de zinc (Zn2SnO4); la segunda película de óxido de separación 84 de Zn52-Sn48 con un espesor de aproximadamente 1 nm sobre la primera película de separación de Ti (Ox) 82;

6. La segunda película de Ag de subcapa 28a con un espesor de 50 nm en la primera película de separación de Ti (Ox) 82;

7. La capa de Inconel 600 que mejora la resistencia a la corrosión y absorbe los rayos UV (no mostrada) con un espesor de 30 nm en la segunda subcapa de Ag 28a);

8. La capa 76 de "imprimación" (o "barrera" o "bloqueador") de Ti (Ox) con un espesor de ~ 2,5 nm en la capa 90 de Inconel 600;

9. La película de óxido de capa de recubrimiento superior 78 de 52 % en peso de Zn - 48 % en peso de Sn ("óxido de Zn52-Sn48") con un espesor de 140 nm en el Ti (Ox) "imprimado" 76; y

10. La capa de revestimiento de protección permanente (PPO) 25 con un espesor de 75 nm sobre la capa de recubrimiento de superior 78 óxido de Zn52-Sn48.

Se observa que la Muestra 4 con dos películas de separación 82 y 84 entre dos capas (véanse las dos películas de separación mostradas en la figura 6) y la película de separación 84 es una película de óxido de titanio o subóxido de titanio que funciona de manera similar a la película de Ti (Ox) 76 del espejo solar 72 mostrada en la figura 6. El espesor de la capa de separación es la suma de los espesores de todas las películas de separación entre las capas del recubrimiento reflectante solar, por ejemplo, pero sin limitarse a las 28a y 28b. Por ejemplo, y sin limitar la invención, el espesor de la capa de separación entre las capas 28a y 28b, que comprende las películas de separación 82 y 84, de la Muestra 4 es de aproximadamente 2 nm.

El uso de la capa que mejora la resistencia a la corrosión y absorbe los rayos UV, por ejemplo, la película 90 de Inconel 600, no se limita a la invención y es una característica opcional de la invención. La capa que mejora la resistencia a la corrosión y que absorbe los rayos UV (en lo sucesivo en el presente documento también denominada como "capa absorbente de resistencia a la corrosión") proporciona diversos beneficios, tal como la inhibición de corrosión y los beneficios de pantalla ultravioleta. También, la capa absorbente de resistencia a la corrosión puede proporcionar cierta cantidad de reflexión de energía electromagnética, que puede permitir una capa reflectante primaria más delgada, por ejemplo, pero no limitado a la película de plata. La capa absorbente de resistencia a la corrosión 90 también puede proporcionar protección mecánica y/o química a las capas de recubrimiento subyacentes. La capa absorbente de resistencia a la corrosión puede proporcionarse debajo, sobre o entre una o más capas de recubrimiento, por ejemplo, el o los recubrimientos reflectantes solares 27 o el recubrimiento superior 78 (descrito anteriormente). Ejemplos de materiales adecuados para la capa absorbente de resistencia a la corrosión incluyen, pero no se limitan a, metales elementales y aleaciones de dos o más elementos metálicos que sean miembros de los Grupos 2-16 de la Tabla periódica de los elementos, que incluyen, aunque no limitados a, níquel y aleaciones que contienen níquel, aleaciones ferrosas y aleaciones que contienen hierro tales como aceros inoxidables, aluminio y aleaciones que contienen aluminio, cobre y aleaciones que contienen cobre, cromo y aleaciones que contienen cromo, titanio y aleaciones que contienen titanio, latones como el latón naval (una aleación de Cu, Zn y Sn), latón de almirantazgo (una aleación de Zn, Sn y Cu) y latón de aluminio (una aleación de Cu, Zn y Al), cobalto y aleaciones que contienen cobalto tales como aleaciones de cobalto y cromo, zinc y aleaciones que contienen zinc, estaño y aleaciones que contienen estaño, circonio y aleaciones que contienen circonio, molibdeno y aleaciones que contienen molibdeno, tungsteno y aleaciones que contienen tungsteno, niobio y aleaciones que contienen niobio, indio y aleaciones que contienen indio, plomo y aleaciones que contienen plomo, y bismuto y aleaciones que contienen bismuto. Las realizaciones específicas no limitantes incluyen metales resistentes a la corrosión y aleaciones metálicas que incluyendo, aunque no limitados a, níquel y aleaciones de níquel tal como el Níquel 200, aleaciones de Inconel tales como Inconel 600 e Inconel 625, aceros inoxidables tales como acero inoxidable 304 y acero inoxidable 316, aleaciones de Monel® tales como Monel 400, aleaciones de Hastelloy®, cobalto y aleaciones que contienen cobalto como las aleaciones Stellite®, aleaciones Inco tales como aleación Inco C-276 e aleación Inco 020, aleaciones Incoloy® tales como Incoloy 800 e Incoloy 825, cobre y aleaciones que contienen cobre, tales como el latón, especialmente el latón naval (aproximadamente 59 % de cobre, 40 % zinc y 1 % estaño) y latón de almirantazgo (aproximadamente 69 % cobre, 30 % zinc, 1 % estaño), silicio y aleaciones que contienen silicio, titanio y aleaciones que contienen titanio, y aluminio y aleaciones que contienen aluminio tal como el aluminio 6061. Si está presente, el o los recubrimientos anticorrosión 90 pueden tener cualquier espesor deseado. En algunas realizaciones no limitantes, la capa absorbente de resistencia a la corrosión puede tener espesores en el intervalo de, aunque no limitados a, 1 nm a 500 nm, tal como de 1 nm a 400 nm, tal como de 1 nm a 300 nm, tal como de 1 nm a 200 nm, tal como de 1 nm a 100 nm, tal como de 10 nm a 100 nm, tal como de 20 nm a 100 nm, tal como de 30 nm a 100 nm, tal como de 40 nm a 100 nm, tal como de 50 nm a 100 nm, tal como de 20 nm a 40 nm, tal como de 30 nm a 40 nm, tal como de 30 nm a 35 nm.

Las capas absorbentes de resistencia a la corrosión se conocen bien en la técnica y no se considera necesaria ninguna exposición adicional. Para una exposición más detallada de la capa absorbente de resistencia a la corrosión, puede hacerse referencia a la columna 9, línea 45 a columna 11, línea 2 de la patente de Estados Unidos N.° 8.445.098.

La figura 8 es una gráfica que muestra la reflectancia Rg ponderada solar con exclusión especular aproximada (SpEx WIRg) de las Muestras 3a y 4a con su recubrimiento en el estado sin calentar depositado y de las Muestras 3b y 4b con su recubrimiento en el estado calentado depositado, es decir, mantenido a 150 grados C (calentado). Por motivos de claridad, la Muestra 3a está diseñada como un espejo solar de la técnica anterior después del tratamiento térmico en el tiempo cero para simular el templado térmico (en lo sucesivo en el presente documento denominado "calentado"); La Muestra 3b está diseñada como un espejo solar de la técnica anterior en su estado depositado (también conocido como "sin calentar" y/o "depositado"); La Muestra 4a está diseñada como un espejo solar de la invención en su estado depositado ("sin calentar/depositado"), y la Muestra 4b está diseñada como un espejo solar de la invención después del tratamiento térmico en el tiempo cero para simular el templado térmico (también conocido como "calentado").

En sus estados depositados (es decir, sin tratamiento térmico), la Muestra 3a y la Muestra 4a muestran unos valores relativamente bajos de SpEx WIRg en función del tiempo de envejecimiento. Por el contrario, después del tratamiento térmico para simular el templado térmico en el tiempo cero, la Muestra 3b (técnica anterior) muestra un rápido aumento en la SpEx WIRg en tiempos de envejecimiento relativamente cortos (por ejemplo, 10-100 horas) y un aumento más gradual en tiempos de envejecimiento más largos como se muestra en la curva 3b de la figura 8. Por el contrario, la Muestra 4b tratada térmicamente muestra una SpEx WIRg más baja que la Muestra tratada térmicamente 3b en tiempos de envejecimiento mayores que aproximadamente 10 horas, y solo un aumento gradual con el tiempo de envejecimiento, lo que sugiere que la Muestra tratada térmicamente 4b es intrínsecamente más estable térmicamente que la Muestra tratada térmicamente 3b. De manera adicional, obsérvese que los valores de SpEx WIRg de la Muestra tratada térmicamente 4b son similares a los valores de SpEx WIRg de las Muestras 3a y 4a en sus estados depositados durante la mayor parte del envejecimiento de los especímenes a 150 °C.

A partir de la exposición anterior, pueden apreciarse ahora los beneficios y las limitaciones del recubrimiento reflectante solar 27 de la invención que incluye dos o más capas 28a y 28b. En la práctica preferente de la invención, las películas de separación 30 (figura 3) y 82 y 84 (figura 6) son menos del 5 % del espesor de la película reflectante solar. La hipótesis es que la película de separación es un material que evite o rompe, el crecimiento cristalino de la plata; Se espera que los cristalitos de plata más pequeños dispersen la luz con menos fuerza que los cristalitos de plata más grandes. De este modo, se espera que los recubrimientos que tienen recubrimientos reflectantes solares que comprenden cristalitos de plata más pequeños muestran una turbidez más baja y una reflectancia del lado del vidrio ponderada solar excluida especular (SpEx WIRg) más baja que los recubrimientos que tienen recubrimientos reflectantes solares que comprenden cristalitos de plata más grandes. Los materiales que pueden usarse para las películas de separación pueden incluir, pero no se limitan a, óxidos de metales, por ejemplo, pero no limitado a, óxidos de Ti, Sn, Zn y combinaciones de los mismos. Sin embargo, si se desea, los metales como el titanio pueden usarse como capas de separación, pero dichos materiales metálicos tenderán a ser absorbentes y, por lo tanto, reducirán el nivel general de reflectancia solar.

En esta realización de la invención, el recubrimiento reflectante solar 27 puede ser cualquier material que refleje la energía solar, tal como, pero no limitado a, oro, plata, aluminio, cobre, platino, osmio, iridio, rutenio, rodio, paladio u otros metales nobles y combinaciones, aleaciones, mezclas, o fusiones de los mismos. El recubrimiento reflectante solar 27 puede tener dos películas 28a y 28b del mismo material, por ejemplo, las películas de plata 28a y 28b, o de diferentes materiales, por ejemplo, la película o subcapa 28a de plata y 28b de oro. La capa reflectante solar puede incluir dos películas que tengan el mismo espesor o dos películas que tengan diferentes espesores. Aún más, el recubrimiento reflectante solar 27 puede tener más de dos películas, por ejemplo, el recubrimiento reflectante solar puede incluir tres, cuatro, cinco o más películas que tengan una o más capas de separación entre las películas reflectantes solares adyacentes.

La invención no se limita al espesor de las capas de separación, sin embargo, en la práctica de la invención, la capa de separación 30 tiene un espesor suficiente para inhibir el crecimiento cristalino activado térmicamente de las capas, por ejemplo, pero no limitado a las capas 28a y 28b, tal como podría producirse mientras el artículo recubierto está en servicio a temperatura ambiente o a temperaturas elevadas. A modo ilustrativo y no limitativo de la invención, el recubrimiento reflectante solar 22 de la técnica anterior (véase la figura 1) es un recubrimiento de plata que tiene un espesor de 100 nm y podría comprender cristalitos de plata con tamaños que van desde más de cero hasta el espesor total de la capa reflectante solar 22 (100 nm en este ejemplo). En contraste, el recubrimiento reflectante solar 27 (véase la figura 3) de la invención tiene un recubrimiento reflectante solar que tiene dos capas, por ejemplo, pero sin limitarse a la invención, las capas de plata 28a y 28b, teniendo cada una de las cuales un espesor de 50 nm. De este modo, la capa 28a podría comprender cristalitos de plata que varíen desde más de cero solo hasta el espesor total de la capa de plata 28a (solo 50 nm en este ejemplo). De manera similar, la capa 28b podría comprender cristalitos de plata que varíen desde más de cero solo hasta el espesor total de la capa de plata 28b (solo 50 nm en este ejemplo). El espesor de la película de separación 30 se selecciona para funcionar conjuntamente con las películas, el recubrimiento y las capas de la pila de recubrimiento para proporcionar el rendimiento óptico (por ejemplo, reflectancia espectral) del espejo solar. En una realización no limitante de la invención, la película de separación 30 tiene un espesor en el intervalo de más de cero hasta 5 nm.

Adicionalmente, la invención no se limita a las propiedades ópticas del espejo solar, sin embargo, en la práctica preferente de la invención, la energía solar pasa a través del sustrato 12, a través de las películas de la pila de recubrimiento para reflejar la energía solar desde la película reflectante solar 27 hasta una posición seleccionada para actuar sobre la energía solar reflejada.

En una realización específica, las capas 28a y 28b del recubrimiento reflectante 27 son películas de plata que tienen cada una un espesor en el intervalo de 1 nm a 150 nm, tal como de 2 nm a 125 nm, tal como de 25 nm a 150 nm, tal como de 50 nm a 100 nm, tal como de 100 nm a 200 nm, tal como de 100 nm a 150 nm, tal como de 110 nm a 140 nm, tal como de 120 nm a 140 nm, tal como de 128 nm a 132 nm. En otra realización específica, el recubrimiento reflectante 27 incluye plata metálica que tiene un espesor en el intervalo de 1 nm a 500 nm, tal como de 50 nm a 500 nm, tal como de 50 nm a 300 nm, tal como de 50 nm a 200 nm, tal como de 50 nm a 150 nm, tal como de 70 nm a 150 nm, tal como de 90 nm a 120 nm, tal como de 90 nm a 130 nm, tal como de 90 nm a 100 nm, tal como de 90 nm a 95 nm. En la práctica preferente de la invención, las capas de plata 28a y 28b tienen un espesor en el intervalo de 25-75 nm preferentemente 40-60, por ejemplo, 50 nm.

En una realización no limitante de la invención, el espesor de las capas 28a y 28b de la película reflectante solar 27 de la figura 3, por ejemplo, pero sin limitarse a, una película de plata que tiene la capa de separación 30 se determina diseñando un espejo solar que tenga una única película reflectante solar del espesor de diseño deseado como se hace actualmente en la técnica. El espesor calculado de la capa reflectante solar se divide por el número de películas reflectantes solares a usar, por ejemplo, para dos películas reflectantes solares, el espesor de la capa reflectante se divide por 2, para tres películas reflectantes solares, el espesor de la capa reflectante se divide por 3, y así sucesivamente.

Continuando con la referencia a la figura 3, la superficie 16 del sustrato 12 designada para orientarse en dirección opuesta al sol 20 (véase la figura 2) está recubierta con una capa de TiO²24, la primera subcapa 28b del recubrimiento reflectante de plata 27 se aplica sobre la película de TiO²24 (figura 3), 74 (figura 6), la película de separación 30 se aplica sobre la capa 28b de plata, la capa 28a del recubrimiento 27 se aplica sobre la capa de separación 30 y el recubrimiento protector 25 se aplica sobre la capa 28a. Como puede apreciarse, la invención no se limita a los recubrimientos tratados en el presente documento y cualquier combinación del recubrimiento, por ejemplo, pero sin limitarse a, los recubrimientos de los espejos solares desvelados en la patente '098 pueden usarse en la práctica de la invención.

El aparato usado para recubrir el sustrato 12 no se limita a la invención y puede incluir cualquiera de los tipos conocidos en la técnica para aplicar recubrimientos y películas a un sustrato y entre sí, tal como, pero sin limitarse a, MSVD y deposición de vapor de recubrimiento.

A partir de la exposición anterior, pueden apreciarse ahora las ventajas y limitaciones del recubrimiento reflectante solar de la invención. Más especialmente, la película de separación es un material que puede depositarse sobre una capa de recubrimiento reflectante solar para inhibir el crecimiento de los cristalitos de plata que comprenden las películas reflectantes solares, por ejemplo, las capas 28a y 28b. En la práctica de la invención, el espesor de la capa de separación 30 está en el intervalo de 0,005 a 10 %, preferentemente en el intervalo de 0,05 a 7,5 %, más preferentemente en el intervalo de 0,5 a 5 %, y más preferentemente en el intervalo de 1,0 a 4 % del espesor de la película reflectante solar 27, que incluye las subcapas 28a y 28b. Los materiales que pueden usarse incluyen, pero no se limitan a, óxidos de metales, por ejemplo, pero no limitado a, óxidos de Ti, Sn, Zn y combinaciones de los mismos. Sin embargo, si se desea, metales tales como el titanio pueden usarse como película de separación, pero tales materiales metálicos tenderán a absorber la energía solar que pasa a través del sustrato y la acumulación de recubrimiento y, por lo tanto, pueden reducir el nivel global de reflectancia solar.

Pila de recubrimiento encapsulado para un espejo solar para aumentar la vida útil del espejo solar (no reivindicado)

En la exposición anterior de los espejos solares, por ejemplo, pero no limitado a los espejos solares 5 (figura 1), 7 (figura 3), 26 (figura 4), 70 (figura 5) y 72 (figura 6) se hizo referencia al revestimiento de protección permanente ("PPO") 25. El PPO protege las películas de la pila de recubrimiento 35, 32, 34. 86 y 88 (figuras 1, 2, 4, 5 y 6, respectivamente) entre la superficie 16 del sustrato 12 y la capa de PPO respectiva de la pila de recubrimiento 32. Por ejemplo, y sin limitarse a la invención, el recubrimiento de PPO 25 del espejo solar 26 de la figura 4 protege la superficie 89 de la subcapa 28a del recubrimiento reflectante solar 28 contra daños químicos y mecánicos durante la manipulación y transporte de los espejos solares.

En las figuras 9 y 10 se muestran unas realizaciones no limitadas de los espejos solares 100 y 102, respectivamente, de la invención que tienen el recubrimiento de PPO 25 y el encapsulado exterior 104 de la invención. En general, el espejo solar 100 mostrado en la figura 9 incluye la pila de recubrimiento 35 en la superficie interior 16 del sustrato 12, y el encapsulado 104 que recubre las paredes exteriores 106 y la superficie superior 108 de la pila de recubrimiento 35. En general, el espejo solar 102 mostrado en la figura 10 incluye la pila de recubrimiento 32 aplicada a la superficie interior 16 del sustrato 12, y la encapsulación 104 que recubre las paredes exteriores 110 y la superficie superior 112 de la pila de recubrimiento 32.

Como apreciarán los expertos en la materia, los recubrimientos reflectantes solares, especialmente aquellos que emplean una o unas capas de plata son susceptibles a daños mecánicos y/o degradación/corrosión ambiental en el ambiente en el que se usan los espejos solares, por ejemplo, usado en el ambiente al aire libre. En la práctica de la invención, el encapsulante para un segundo espejo solar superficial es transparente debido a que la fuente de energía solar se enfrenta a la superficie 16 del sustrato 12, mientras que un primer espejo solar reflectante solar de superficie tiene la superficie 14 del sustrato orientada a la fuente de energía solar. Dicho de otra manera, los encapsulantes 104 que cubren las pilas de recubrimiento 32 y 35 de los primeros espejos superficiales son transparentes debido a que el encapsulante 104 está dentro de la trayectoria óptica de la luz incidente y reflejada. Los encapsulantes 104 que recubren las pilas de recubrimiento 32 y 35 de los segundos espejos superficiales son opacos debido a que el encapsulante 104 no está dentro de la trayectoria óptica de la luz incidente y reflejada. En general, se acepta que la prueba primaria de detección de durabilidad para espejos solares que tienen un encapsulante sobre la pila de recubrimiento sea el aerosol de sal de ácido acético acelerado de cobre ("CASS"). La prueba CASS es bien conocida en la técnica y no se considera necesaria una mayor exposición sobre la prueba CASS.

Además del encapsulante que cae en la prueba CASS, otro inconveniente de los encapsulantes actualmente disponibles es el uso de un inhibidor de corrosión basado en plomo ("Pb") con el fin de proteger suficientemente el recubrimiento reflectante basado en Ag subyacente de la corrosión/degradación y pérdida de reflectancia. En los años transcurridos desde que se desarrollaron estos encapsulantes de "alto contenido de Pb", la floreciente industria de energía solar concentrada (CSP) ha favorecido los encapsulantes que tienen cantidades decrecientes de Pb, y preferentemente estar esencialmente libre de plomo ("Pb"), por ejemplo, considérese el encapsulante desvelado en la patente de Estados Unidos N.° 8.445.098. Continuando con la referencia a las figuras 9 y 10 según sea necesario, en una realización no limitante de la invención, el encapsulante 104 recubre totalmente la superficie superior 108 y 112 de la pila de recubrimiento 32 y 35, de los espejos solares 102 y 100, respectivamente y se extiende más allá de la superficie 16 del sustrato 12 hacia la superficie 14 del sustrato 12 y se fija a los lados o bordes periféricos 114 del sustrato 12 como se muestra en las figuras 9 y 10. Las superficies superiores 108 y 112 de las pilas de recubrimiento 35 y 32 en una realización no limitante de la invención pueden recubrirse totalmente con el encapsulante 104 como se muestra en las figuras 9 y 10, o las partes de borde marginales de la superficie exterior 108 y 112 de las pilas de recubrimiento 35 y 32 pueden recubrirse con el encapsulante como se trata a continuación. A título de interés y no limitativo de la invención, un encapsulante de la técnica anterior probado estaba disponible en Fenzi Group (con sede en Tribiano, Italia) y se vendió bajo la marca registrada Solarlux®.

Continuando con la referencia a las figuras 9 y 10, el encapsulante 104 de la invención incluye una capa inferior o base 120 aplicada sobre las paredes exteriores 106 y la superficie superior 108 de la pila de recubrimiento 35, y/o sobre las paredes exteriores 110 y la superficie superior 112 de la pila de recubrimiento 32, y sobre los lados periféricos 114 del sustrato 12, se aplica una capa superior 122 sobre la capa inferior 120 del encapsulante 104. En una realización no limitante de la invención, el encapsulante incluye la capa inferior 120 que tiene los ingredientes y las cantidades enumerados en la Tabla 1, y el recubrimiento superior 122 tiene los ingredientes y las cantidades enumerados en la Tabla 2.

Métodos adecuados de aplicación del encapsulante, incluyen pero no se limitan a: (1) recubrimiento de cortina, (2) recubrimiento por pulverización, (3) recubrimiento por flujo, (4) recubrimiento por reducción y (5) recubrimiento de electrocortina, por ejemplo, como se ha descrito en, pero sin limitarse a la patente de Estados Unidos N.° 8.557.099. En una realización no limitada de la invención, el método preferido de aplicación del encapsulante 104 es el recubrimiento de cortina. El recubrimiento base 120 y la capa superior 122 del encapsulante 104 se aplican de tal manera que sus espesores geométricos sean cada uno de aproximadamente 25,4 micrómetros (1 mil (0,001 pulgada = 25,4 micrómetros)) en su estado curado (es decir, después del curado térmico del encapsulante). Sin embargo, puede aceptarse algún intervalo de espesores de cada recubrimiento base 120 y capa superior 122, por ejemplo, pero sin limitarse al intervalo de 22,9 micrómetros (0,9 mil) a 26,67 micrómetros (1,05 mil).

Antes de la aplicación del encapsulante 104 a la pila de recubrimiento, por ejemplo, pero no limitado a la pila de recubrimiento 35 y/o 32, las pilas de recubrimiento se pretratan para eliminar cualquier borde afilado (es decir, "en bruto" o "cortado") de la pila de recubrimiento, preferentemente los bordes afilados se desafilan o rectifican, usando un medio abrasivo tal como una cinta abrasiva o una muela abrasiva, antes de la aplicación del encapsulante 104. Esta práctica se conoce como "engatillado de bordes" o simplemente "engatillado". El engatillado de bordes de los bordes afilados del sustrato con recubrimiento reflectante, antes de la aplicación de un encapsulante, finalmente da como resultado un espejo acabado que tiene los llamados bordes "SP" (engatillados y a continuación pintados). Se cree que el engatillado de bordes promueve cierto grado de "envoltura" de la capa inferior 120 del encapsulante 104 sobre los lados periféricos 114 del sustrato 12, limitando de este modo la exposición directa de las "paredes laterales" del recubrimiento reflectante a agentes ambientales potencialmente corrosivos que podrían químicamente reaccionar con, o degradar de otro modo, una o más capas del recubrimiento reflectante 22 y/o la o las capas que incluyen la capa reflectante de Ag o solar. También se cree que la práctica del engatillado de bordes elimina parte o la totalidad del recubrimiento reflectante del borde/perímetro extremo de la superficie recubierta del sustrato a escala microscópica. Este concepto se denomina "supresión de microborde" o "micro supresión". A veces se sigue una práctica similar con el fin de "suprimir bordes" de recubrimientos basados en Ag (por ejemplo, recubrimientos basados en Ag de baja emulsión y/o de control solar) del perímetro de los sustratos de vidrio recubiertos. Un proceso macroscópico de supresión de bordes de este tipo implica eliminar una anchura macroscópica (normalmente de varios milímetros) de un recubrimiento del perímetro del sustrato recubierto. Este proceso macroscópico de supresión de bordes ayuda a proteger el recubrimiento de la exposición directa a agentes ambientales, lo que podría corroer o degradar de otro modo el recubrimiento basado en Ag 27 (véase la figura 10) y el recubrimiento 22 (véase la figura 9). Después de la etapa de engatillado de bordes, el sustrato con recubrimiento reflectante se limpia minuciosamente de cualquier manera conveniente, tal como usando una lavadora de vidrio plana, y se seca.

Antes de aplicar el encapsulante 104, se aplica preferentemente un pretratamiento a las paredes exteriores 110 y a la superficie superior 108 de la pila de recubrimiento 32, y a las paredes exteriores 106 y a la superficie superior 108 de la pila de recubrimiento 35 de los espejos solares 102 y 100, respectivamente, para promover la adhesión del encapsulante a las superficies exteriores de las pilas de recubrimiento. El pretratamiento preferido incluye una química basada en silano; una composición adecuada es 0,15 % en peso de gamma-amino-propiltrietoxisilano en agua desionizada (DI). La química de pretratamiento se pulveriza sobre las superficies o paredes exteriores 106 y 110, la superficie superior 108 y 112, de las pilas de recubrimiento 25 y 27 y las superficies expuestas del sustrato 12 y se deja reposar en las superficies durante aproximadamente 30 segundos de tiempo de residencia, antes de aclarar minuciosamente inundando la superficie con agua desionizada. Inmediatamente después del proceso de aclarado, el agua de aclarado restante se elimina de las superficies exteriores 106 y 110, de las superficies superiores 108 y 112, de las pilas de recubrimiento 32 y 35, respetuosamente, y de las superficies expuestas del sustrato 12. Las pilas de recubrimiento pretratadas, por ejemplo, las pilas de recubrimiento 32 y 35 y el sustrato 12 se precalientan a aproximadamente 66 °C (150 °F) antes de la aplicación del recubrimiento base o capa inferior 120 del encapsulante 104.

Se aplica una cantidad suficiente de la química del recubrimiento base 120 a las paredes o superficies exteriores 106 y a la superficie superior 108 de la pila de recubrimiento 35, y a las paredes o superficies exteriores 110 y a la superficie superior 112 de la pila de recubrimiento 32 para lograr un espesor de película seca (DFT) de recubrimiento base de aproximadamente 29,94 micrómetros (1,1 mils) en el artículo acabado. Los parámetros de proceso (por ejemplo, anchura del orificio del recubridor de cortina, velocidad de línea de transportador del sustrato a través de la cortina de pintura, etc.) para el proceso de aplicación de recubrimiento base se ajustan normalmente de manera empírica con el fin de lograr un DFT de recubrimiento base deseado. Inmediatamente después de la aplicación de la química de recubrimiento base, el sustrato se desplaza a través de una "zona de evaporación" en la que se sigue aplicando calor con el fin de permitir que los disolventes se evaporen de la capa de recubrimiento base líquida aplicada 120 del encapsulado 104. Una temperatura adecuada para este "proceso de evaporación " es de aproximadamente 66 °C (150 °F). La aplicación de calor en la zona de evaporación también precalienta el sustrato 12 para prepararlo para recibir el recubrimiento base 120 del encapsulado 104. Se recomienda una temperatura de superficie de sustrato mínima de aproximadamente 49 °C (120 °F), inmediatamente antes de la aplicación del recubrimiento base del encapsulante, pero no se limita la invención.

Inmediatamente después de la eliminación de la "zona de evaporación" de la capa de recubrimiento superior 122, el encapsulante 104 del sustrato recubierto se cura en una fragua/horno adecuadamente ventilado, que está diseñado para el curado de recubrimientos/pinturas poliméricos en sustratos de gran superficie. Para cualquier sustrato encapsulado dado, el tiempo de residencia típico recomendado ("tiempo de funcionamiento") en la fragua es de 251 segundos. La temperatura de salida recomendada de la superficie encapsulada del sustrato, inmediatamente después de salir de la fragua de curado, es de aproximadamente 38 °C (280 °F). Después de salir de la fragua, el espejo solar encapsulado con recubrimiento reflectante se enfría. Haciendo referencia a las figuras 9 y 10, y sin limitarse a la invención, el sustrato de vidrio con recubrimiento reflectante encapsulado era un espejo solar acabado que tenía, pero sin limitarse a la invención (1), un sustrato (por ejemplo, el sustrato de vidrio 12); (2) una bicapa 28a y 28b basada en Ag depositada por MSVD del recubrimiento reflectante 27 sobre una superficie principal del sustrato, por ejemplo, pero sin limitarse a, la superficie 16 del sustrato 12; (3) la capa de separación 30 en las subcapas 28b basadas en Ag; (4) la bicapa 28a sobre la película de separación 30; y (5) el recubrimiento base 120 del encapsulante 104 aplicado sobre o en la pared exterior 106 y la superficie superior 108 de la pila de recubrimiento 35 y/o en la superficie exterior 106 y la superficie superior 108 del recubrimiento reflectante depositado por MSVD y una capa superior 122 aplicado en el recubrimiento base 120.

Opcionalmente, la superficie inferior 14 del sustrato 12 de los espejos solares acabados 100 y 102 puede limpiarse usando un proceso de grabado con ácido y aclararse/secarse antes de la descarga. El fin de este proceso de grabado ácido en la superficie inferior es eliminar cualquier contaminante, especialmente contaminantes basados en plata que podrían absorber la luz y, en consecuencia, afectar negativamente en la reflectancia general del espejo acabado. Una solución de cloruro férrico (FeCh) en agua desionizada es un limpiador/grabador adecuado para la superficie inferior.

Después de exponerse al grabador todo el espejo se aclara minuciosamente con agua para eliminar todo rastro de grabador del espejo acabado y se seca con una cuchilla de aire o un aparato similar.

Los espejos solares acabados de la invención, encapsulados de la manera mencionada anteriormente con el encapsulante 104, muestran una adhesión aceptable al sustrato de vidrio 12 según se ha determinado usando la prueba de adhesión de trama cruzada ASTM D3359; es típica una clasificación de adherencia de trama cruzada de "4B" o mejor. De manera similar, los espejos muestran un nivel aceptable de curado según se determina usando la prueba de frotación con solvente ASTM D5402; 200 frotes dobles, o más, es típico usar un paño empapado en xileno sin una degradación visible del encapsulante.

A menos que se indique lo contrario, el método anterior para preparar las pilas de recubrimiento 32 y 35 para la aplicación del encapsulante 104 se practica antes de la aplicación del encapsulante en la siguiente exposición de las realizaciones no limitantes de la invención.

La exposición se dirige ahora a las realizaciones no limitadas de espejos solares de la invención que tienen pilas recubiertas encapsuladas, por ejemplo, pero sin limitarse a, la pila de recubrimiento 35 (figura 9) y la pila de recubrimiento 32 (figura 10). Estas realizaciones no limitantes de la invención se refieren a espejos reflectantes solares, por ejemplo, pero no limitadas a, espejos solares altamente reflectantes, tal como, pero no limitado a, espejos solares que tienen unas subcapas reflectantes solares de recubrimiento 28a y 28b separadas por un medio de separación 30 (figura 9) y unos espejos solares que tienen un recubrimiento reflectante solar, por ejemplo, el recubrimiento reflectante solar 22 del tipo mostrado y tratado con respecto a la figura 9. Los recubrimientos reflectantes de plata 27 y 22 son altamente reflectantes a la radiación solar y, en general, se emplean para aplicaciones de energía solar térmica concentrada (CSTP) y fotovoltaica concentrada (CPV). Las tecnologías c St P/c Pv se denominan, a veces, de manera más general, tecnología de energía solar concentrada (CSP). Sin embargo, debería apreciarse que los espejos solares de la invención pueden emplearse para otras aplicaciones que incluyen, aunque no limitados a, aplicaciones de visualización, aplicaciones de proyección, aplicaciones de iluminación, aplicaciones de entretenimiento, aplicaciones láser, aplicaciones de armas de energía dirigida, aplicaciones ópticas en general, o cualquier aplicación que emplee artículos altamente reflectantes para el espectro de longitud de onda solar o cualquier subconjunto del mismo, o para cualquier aplicación en la que la invención descrita muestre propiedades/rendimiento óptico u otras características adecuadas. Como se usa en el presente documento, una película solar altamente reflectante, por ejemplo, pero sin limitarse a, una película solar reflectante de plata tiene una reflexión solar en el intervalo del 85 a 95 %. Continuando con la referencia a las figuras 9 y 10 según sea necesario, el encapsulante 104 del espejo solar 100 (figura 9), y/o del espejo solar 102 (figura 10), incluye, pero no se limita a, una melamina de poliéster que tiene la capa inferior o base 120 y/o una capa superior 122 con una seleccionada de las capas 120 y 122 que tienen películas o partículas de Inconel 600 que mejoran la resistencia a los metales, zinc, aluminio, cobre, magnesio y mezclas, aleaciones, o combinaciones de dos o más de los mismos. En la práctica preferente de la invención, el metal seleccionado fue zinc ("Zn"), debido a que además de ser un metal que mejora la resistencia, el Zn es un metal altamente conductor de electricidad y puede usarse en el recubrimiento por electrodeposición.

La invención no se limita a la forma del zinc, y la invención contempla el Zn en forma de escamas, polvo y película recubierta de MSVD recubierta. En la práctica preferente de la invención, el Zn estaba en forma de escamas. Se seleccionó el Zn en forma de escamas debido a que se realizaron muestras de recubrimiento encapsulante con escamas de Zn, polvo de Zn y película de zinc y las escamas de zinc tuvieron un mejor desempeño para la electrodeposición del encapsulante. Las escamas de Zn se identifican con el número 124 y se muestran solo en líneas discontinuas y solo en la figura 11.

En la práctica de la invención, cuando las escamas de Zn se usan como un metal que mejora la resistencia o una protección catódica de sacrificio, las escamas de Zn se mezclan con la química de la capa inferior 120 y la química de la capa superior 122 del encapsulante 104. Cuando las escamas de Zn se usan para proporcionar un metal que mejora la resistencia o una protección catódica de sacrificio, y como un cátodo para la deposición de electrodos, las escamas de Zn se mezclan con la química de la capa base 120 del encapsulante 104. En la siguiente exposición, las escamas de Zn se usan para proporcionar un metal que mejora la resistencia o una protección catódica de sacrificio, y como un cátodo para la deposición de electrodos; las escamas de Zn 124 se formularon en un aglutinante estable a la humedad, es decir, la melamina de poliéster para adaptarse a la aplicación de recubrimiento de cortina. Para una exposición más detallada de las escamas de zinc en la melamina de poliéster, se hace referencia a la solicitud de patente publicada de los Estados Unidos N.° 2013/0003206 (Pub. '206).

En la práctica de esta realización de la invención, se usa una capa superior basada en melamina de poliéster rico en Zn 122 del encapsulante 104 (figuras 9 y 10). Para algunas aplicaciones de uso final, puede ser deseable que el espejo solar terminado se someta a ciertos tipos de procesamiento a alta temperatura, tales como templado térmico, reforzamiento térmico, doblado térmico etc. En ese caso, el sustrato con recubrimiento reflectante se somete preferentemente a dicho procesamiento a alta temperatura antes de la aplicación del encapsulante 104. Aunque la pila de recubrimiento 35 del espejo solar 100 y la pila de recubrimiento 32 del espejo solar 102 pueden sobrevivir a procesos de alta temperatura, se espera que el encapsulante basado en polímero 104 sobre la pila de recubrimiento 35 y/o 32 no sobreviva a tales procesos.

En la figura 11 se muestra una realización no limitada del espejo solar 130. El espejo solar 130 es el espejo solar 70 o 72 que tiene el encapsulante 104. A menos que se indique lo contrario, la siguiente exposición puede aplicarse a los espejos solares 70 y 72. Continuando con la referencia a la figura 11, el encapsulante 104 de la invención incluye, pero no se limita a (1) el recubrimiento base basado en melamina de poliéster 120 impregnado con pigmentos inhibidores de corrosión metálicos 124 (por ejemplo, escamas de Zn metálico 124), y (2) un pigmento inhibidor de corrosión metálico libre (por ejemplo, escamas de Zn metálico 124) y un recubrimiento superior basado en melamina de poliéster 122. Este encapsulante 104 también se denomina en el presente documento "encapsulante de PEM". El espejo solar 130 incluye, pero no se limita a, la pila de recubrimiento de MSVD 32 y/o 35 que tiene las capas de recubrimiento 74, 76, 78 y 25 con el recubrimiento de PPO 25 del tipo desvelado en la patente de Estados Unidos N.° 6.916.542 (en lo sucesivo en el presente documento también denominada "Pat. '542"). En esta exposición de la realización no limitada de la invención, el recubrimiento base 120 del encapsulante de PEM 104 se aplica sobre la capa 25 del PPO (superficie superior 108 y/o 112 de la pila de recubrimiento 32 y 35, respetuosamente) y las paredes exteriores 106 y 110 de las paredes exteriores de la pila de recubrimiento 32 y 35.

Como apreciarán los expertos en la materia, el recubrimiento de PPO o la película de MSVD 25 u 80 es eléctricamente no conductor y las escamas de Zn 124 en la capa base 120 del encapsulante de PEM 104 tienen una función doble, concretamente, las escamas de Zn 124 en el recubrimiento base 120 del encapsulante de PEM 104 ralentizan la corrosión del recubrimiento reflectante de Ag 22 y 27 adsorbiendo la humedad. Más especialmente, las escamas de Zn 124 adsorben la humedad que pasa a través de la capa superior o capa 122 del encapsulante de PEM 104 hacia el recubrimiento base 120 del encapsulante de PEM 104 y se corroe, después de lo cual, la humedad se mueve a través del recubrimiento base 122 del encapsulante de PEM 104 y ataca la pila de recubrimiento 32 y/o 35, en particular el recubrimiento reflectante de Ag 28 y/o 22. La segunda función del recubrimiento base 122 del encapsulante de PEM 104 es proporcionar un cátodo cuando se aplica un e-recubrimiento sobre la capa base 120 del encapsulante de PEM 104. La invención no se limita a la manera en que se aplica la capa superior 122 del e-recubrimiento, y el recubrimiento superior 122 del encapsulante de PEM 104 puede aplicarse de las formas desveladas en la publicación de solicitud de patente de Estados Unidos N.° 2013/0003206 ("Pub. '206 ").

Se proporciona una exposición detallada del encapsulante de PEM en la Pub. '206 y en la patente de Estados Unidos N.° 8.557.099 ("Patente' 099").

En las Tablas 1 y 2 se muestra la formulación del recubrimiento base 120 (Tabla 1) y del recubrimiento superior 122 (Tabla 2) usados en la práctica de la invención para recubrir con cortina el encapsulante 104 en la pila de recubrimiento 32 como se muestra en la figura 10 de acuerdo con la invención.

La Tabla 1 muestra a continuación los ingredientes principales, así como las funciones generales de cada ingrediente: Tabla 1

Los ingredientes de la tabla 1 se mezclaron usando una pala de caperuza durante al menos 30 minutos hasta que se alcanzó una calificación de Hegman de 6,5 (en una escala de 1 a 8). Se mezcló disolvente (una mezcla 1:1 en peso de SOLVESSO 100 y butil CELLOSOLVE) con la pasta de molienda con el fin de formar una composición de recubrimiento catódico de sacrificio con una viscosidad adecuada para la aplicación por pulverización.

La composición de recubrimiento catódico de sacrificio se recubrió con cortina sobre un sustrato de vidrio reflectante y se dejó evaporar a temperatura ambiente para eliminar el disolvente. El recubrimiento catódico de sacrificio aplicado tenía un espesor en el intervalo de 25,4-30,5 micrómetros (1,0-1,2 mils).

Se preparó una composición de recubrimiento de poliéster melamina (libre de plomo) para usar como el recubrimiento superior de recubrimiento de polímero orgánico exterior 122 del encapsulante 104 como se muestra en la Tabla 2 a continuación:

Tabla 2

Los ingredientes de la Tabla 2 se mezclaron usando una pala de caperuza durante al menos 30 minutos hasta que se alcanzó una calificación de Hegman de 6,5 (en una escala de 1 a 8). Se mezcló disolvente (una mezcla 1:1 en peso de SOLVESSO 100 y butil CELLOSOLVE) con la pasta de molienda con el fin de formar una composición de recubrimiento de polímero orgánico exterior con una viscosidad adecuada para la aplicación por pulverización.

El recubrimiento superior de polímero orgánico exterior libre de plomo 122 preparado a partir de la pasta de molienda de la Tabla 1 se recubrió con cortina, usando mini recubridores de cortinas, sobre el recubrimiento catódico de sacrificio aplicado anteriormente, es decir, sobre el recubrimiento base 120. El recubrimiento catódico de sacrificio, es decir, el recubrimiento base 122 y el recubrimiento de polímero orgánico exterior, es decir, el recubrimiento superior 122, se curaron juntos a una temperatura de 320 °F durante 4 minutos, 11 segundos en un horno Hedinair (no mostrado). El recubrimiento de polímero orgánico exterior, es decir, el recubrimiento superior 122, tenía un espesor de 25 micrómetros (1 mil).

En una realización no limitante de la invención, el proceso de recubrimiento implica limpiar el sustrato de vidrio 12 que tiene unas dimensiones de 15,2 centímetros (6 pulgadas) x 30,5 centímetros (12 pulgadas) x 3,3 mm de espejo de MSVD con agua DI, a continuación pretratarlo con silano A1100 en proporciones del 5 % en (alcohol isopropílico al 25 % y agua al 75 %). A continuación, el sustrato de vidrio 12 se precalienta a 66 °C (150 °F) durante 1 minuto antes de la aplicación del recubrimiento base 120 (véase la figura 11). A continuación, el recubrimiento base 120 se evaporó a 66 °C (150 °F) durante aproximadamente 1 minuto para eliminar algo del disolvente en el recubrimiento base 120 y se aplicó el recubrimiento superior 122. A continuación, la combinación se curó en el horno Hedinair durante 3 minutos y 20 segundos. El curado se verificó usando > 100 frotaciones MEK dobles. A continuación, las muestras se cortaron para exponer los bordes y probarse en pruebas de detección como CASS.

La capa base 120 y la capa superior 122 del encapsulante de PEM 104 se aplicaron sobre la parte superior de la pila de recubrimiento reflectante solar depositadas por MSVD 32 o 35 mostrada en la figura 11. Los métodos adecuados de aplicación del encapsulante 104 incluyen, pero no se limitan a: (1) recubrimiento de cortina, (2) recubrimiento por pulverización, (3) recubrimiento por flujo, (4) recubrimiento por reducción y (5) recubrimiento de electrocortina. El método de aplicación preferido es el recubrimiento de cortina.

El recubrimiento base 120 y la capa superior 122 del encapsulante de PEM 104 se aplican de tal manera que sus espesores geométricos sean cada uno de aproximadamente 25,4 micrómetros (1 mil (0,001 pulgada = 25,4 micrómetros)) en su estado curado (es decir, después del curado térmico del encapsulante). Sin embargo, en la práctica de la invención se espera que sea aceptable algún intervalo de espesores de cada capa, por ejemplo, pero sin limitarse a 12,7 a 50,8 micrómetros (0,5 a 2 mil).

Antes de la aplicación del pretratamiento y el encapsulante, se eliminan todos los bordes afilados (es decir, "en bruto" o "cortados") del sustrato con recubrimiento reflectante y se limpian las superficies como se ha tratado anteriormente.

Adicionalmente, antes de la aplicación del encapsulante de PEM 104, se aplica preferentemente un pretratamiento a la superficie 131 de la capa de recubrimiento 80. La capa de recubrimiento 80 es un revestimiento protector de una capa de óxido Si (85 %) - Al (15 %) para proteger la pila de recubrimiento reflectante solar 32 y 35 (véase la figura 11). El pretratamiento de la superficie 131 promueve la adhesión del encapsulante de PEM 104 a la superficie 131 de la capa de recubrimiento 80. La invención contempla limpiar la superficie exterior de las pilas de recubrimiento 32 y 35 para mejorar la adhesión de la pila de recubrimiento y la capa base 120 del encapsulante 104 de la célula solar 130. En la patente de Estados Unidos N.° 8.445.098 se proporciona una exposición detallada del recubrimiento de PPO 25.

La invención no se limita al promotor de adhesión que puede usarse en la práctica de la invención, y cualquiera de los promotores de adhesión conocidos puede usarse en la práctica de la invención. En una realización no limitante de la invención. Un pretratamiento preferido incluía, pero no se limita al mismo, una química basada en silano; una composición adecuada es un 5 % en peso de gamma-aminopropiltrietoxisilano sobre el peso total de la solución en una matriz premezclada del 25 % en peso de isopropanol: 75 peso % agua desionizada; las formas comercialmente disponibles de esta química de silano son Silquest® A-1100 disponible en Momentive Corporation o en General Electric Corporation. La química del pretratamiento se pulveriza sobre la columna o pila de recubrimiento 32 y/o 35 y se deja reposar en esa superficie durante 30 segundos de tiempo de residencia, antes de aclarar minuciosamente inundando la superficie con agua desionizada. Inmediatamente después del proceso de aclarado, el agua de aclarado restante se extrae de la pila de recubrimiento 32 y/o 35 usando una cuchilla de aire o un aparato similar. A continuación, la pila de recubrimiento pretratada se precalienta a aproximadamente 93 °C (200 °F) antes de la aplicación del recubrimiento base de PEM 120.

La invención no se limita al método de aplicación de la química del recubrimiento base de PEM 104 y los métodos incluyen, entre otros, recubrimiento de cortina, recubrimiento por pulverización, recubrimiento por flujo, recubrimiento por electrodeposición y recubrimiento por reducción. Para la aplicación mediante un proceso de recubrimiento de cortina, la química del recubrimiento base de Zn-PEM tal como se recibe se reduce a la viscosidad de aplicación recomendada (15-23 segundos, # 3 taza Zahn) usando un solvente adecuado tal como 2-butoxietanol (también conocido como "butil cellosolve"), xileno, disolvente Solvesso® 100, disolventes similares o combinaciones de los mismos. Se aplica una cantidad suficiente de la química de recubrimiento base al sustrato con recubrimiento reflectante con el fin de lograr un espesor de película seca de recubrimiento a base (DFT) de aproximadamente 27,94 micrómetros (1,1 mils) sobre el artículo acabado. Los parámetros de proceso (por ejemplo, anchura del orificio del recubridor de cortina, velocidad de línea de transportador del sustrato a través de la cortina de pintura, etc.) para el proceso de aplicación de recubrimiento base se ajustan normalmente de manera empírica con el fin de lograr un DFT de recubrimiento base deseado. Inmediatamente después de la aplicación de la química de recubrimiento base de PEM, el sustrato se mueve a través de una fragua en la que se sigue aplicando calor con el fin de permitir que los disolventes se evaporen de la capa de recubrimiento base líquida aplicada. La zona en la que se elimina el disolvente se denomina, para mayor claridad, "zona de evaporación".

La aplicación de calor en la zona de evaporación también precalienta el sustrato para prepararlo para recibir la química superior de la química del encapsulante de PEM 104; una temperatura de superficie de sustrato mínima de aproximadamente 49 °C (120 °F), inmediatamente antes de la aplicación del recubrimiento superior 122 del encapsulante de PEM 104.

Varios métodos son aceptables para aplicar la química del recubrimiento superior de PEM 122, que incluyen, aunque no limitados a, recubrimiento de cortina, recubrimiento por pulverización, recubrimiento por flujo y recubrimiento por reducción. Para la aplicación mediante un proceso de recubrimiento de cortina, la química del recubrimiento superior de PEM 122 tal como se recibió se reduce a una viscosidad de aplicación recomendada (15-23 segundos, # 3 taza Zahn) usando un solvente adecuado tal como 2-butoxietanol (también conocido como "butil cellosolve"), xileno, disolvente Solvesso® 100, disolventes similares o combinaciones de los mismos. Se aplica una cantidad suficiente de la química de recubrimiento superior de PEM al sustrato con el fin de lograr un espesor de película seca de recubrimiento superior (DFT) de aproximadamente 25,4 micrómetros (1,0 mils) sobre el artículo acabado. Los parámetros de proceso (por ejemplo, anchura del orificio del recubridor de cortina, velocidad de línea de transportador del sustrato a través de la cortina de pintura, etc.) para el proceso de aplicación de recubrimiento superior se ajustan normalmente empíricamente con el fin de lograr el DFT de recubrimiento superior deseado. Inmediatamente después de la aplicación de la química de recubrimiento superior del encapsulante de Zn-PEM, el sustrato se desplaza opcionalmente a través de una segunda "zona de evaporación" con el fin de permitir que los disolventes se evaporen del recubrimiento superior líquido aplicado.

Inmediatamente después de emerger de cualquier "zona de evaporación" para la recubrimiento superior 122 del encapsulante de PEM 104, el sustrato recubierto se cura en una fragua/horno adecuadamente ventilado que está diseñado para curar recubrimientos/pinturas poliméricas en sustratos de gran superficie. Para cualquier sustrato recubierto dado con el encapsulante de PEM 104, el tiempo de residencia típico recomendado (también conocido como "tiempo de funcionamiento") en la fragua es de aproximadamente 251 segundos. La temperatura de salida recomendada de la superficie encapsulada del sustrato, inmediatamente después de salir de la fragua de curado, es de aproximadamente 138 °C (280 °F). Después de salir de la fragua, el vidrio con recubrimiento reflectante encapsulado se deja enfriar en preparación para la descarga de la línea de fabricación. En este punto, el espejo solar constituye un espejo acabado que incluye: (1) un sustrato (por ejemplo, un sustrato de vidrio 12), (2) un recubrimiento reflectante basado en Ag depositado por MSVD en una superficie principal del sustrato (columna o pila de recubrimiento 166), y (3) el encapsulante de PEM 104 aplicado sobre la parte superior de la pila de recubrimiento reflectante depositado por MSVD 32 o 35.

Opcionalmente, la superficie inferior del espejo acabado, por ejemplo, la superficie 14 del sustrato 12 (véase la figura 11) puede limpiarse usando un proceso de grabado ácido y aclararse/secarse antes de descargar. A continuación, el espejo acabado se almacena y envía de cualquier manera habitual.

Los espejos solares acabados, encapsulado de la manera mencionada anteriormente con el encapsulante 104 PEM, muestran una adhesión aceptable al sustrato según se determina usando la prueba de adhesión de trama cruzada ASTM D3359; es típica una clasificación de adherencia de trama cruzada de "4B" o mejor. De manera similar, los espejos muestran un nivel aceptable de curado según se determina usando la prueba de frotación con solvente ASTM D5402; 100 frotes dobles, o más, es típico usar un paño empapado en metil etil cetona sin una degradación visible del encapsulante.

Realizaciones no limitantes de la invención que usan PEM

Encapsulante en pilas de recubrimiento sin una capa de PPO (no reivindicado)

Como apreciarán los expertos en la materia, la capa de PPO 25 de las pilas de recubrimiento 32 y/o 35 tiene un valor de resistencia de la lámina mayor que 1 megaohmio/cuadrado. Como se ha tratado anteriormente, para los recubrimientos por electrodeposición, la conexión eléctrica a la superficie exterior o superficie superior 108 de la capa de PPO 25 de la pila de recubrimiento 35 del espejo solar 100 (véase la figura 9), y la conexión eléctrica a la superficie exterior 112 de la pila de recubrimiento 32 de la capa de PPO 25 del espejo solar 102 (véase la figura 10), se logra añadiendo material eléctricamente conductor a la capa base 120 del encapsulante de PEM 104. En la práctica de la invención, se agregaron escamas de zinc 124 a la capa base 120 (véase la Tabla 1) del encapsulante de PEM 104 debido a que además de que el zinc proporciona una conducción eléctrica, el zinc también es una película que mejora la resistencia a los metales. La pila de recubrimiento 32 y/o 35 sin la capa de PPO 25 tiene la superficie 78A de la capa 78 (figura 11) disponible para conexión eléctrica. Se espera que la superficie 78A tenga un valor de resistencia de lámina inferior a 0,5 megaohmios/cuadrado. En las realizaciones no limitadas de la invención tratadas a continuación, una o ambas de las capas 120 y 122 del encapsulante de PEM 104 que cubre la superficie de la pila de recubrimiento 32 y/o 35 está libre de plomo (véanse las Tablas 1 y 2). Continuando con la referencia a las figuras 9 y 10 según sea necesario, el encapsulante 104 del espejo solar 100 (figura 9), y/o del espejo solar 102 (figura 10), incluye, pero no se limita a, una melamina de poliéster que tiene la capa inferior o base 120 y/o una capa superior 122 con una seleccionada de las capas 120 y 122 que tienen películas o partículas de Inconel 600 que mejoran la resistencia a los metales, zinc, aluminio, cobre, magnesio y mezclas, aleaciones, o combinaciones de dos o más de los mismos. En la práctica preferente de la invención, el metal seleccionado fue zinc, debido a que además de ser un metal que mejora la resistencia, el Zn es un metal altamente conductor de electricidad y puede usarse en el recubrimiento por electrodeposición. En cualquier caso, la ausencia de la capa de PPO 25 permite reducir el nivel de las costosas escamas de Zn 124 usadas en el recubrimiento base 120 del encapsulante de PEM 104 eliminando la capa de PPO 23 mientras se mantiene el mismo o se mejora el nivel de protección catódica para la superficie reflectante solar 22 y/o 27.

Como puede apreciarse, la formulación para la capa base 120 del encapsulante de PEM 104 se encuentra en la Tabla 1 y la formulación para la capa superior 122 del encapsulante de PEM 104 se encuentra en la Tabla 2. La presencia de las escamas de Zn 124 enumeradas en la Tabla 1 es opcional y se trata en detalle a continuación.

En las siguientes realizaciones no limitantes de la invención, un espejo solar, por ejemplo, pero no limitado a, el espejo solar 130 de la figura 11 tiene una pila de recubrimiento sin la capa de PPO 25 y tiene el encapsulante de dos capas 104 (véase la figura 11). Como se ha mencionado anteriormente, la capa de PPO 25 proporciona protección química y mecánica a la superficie principal 78A de la película o recubrimiento 78 de la pila de recubrimiento 32 y 35. Con o sin la presencia de la capa de p Po 25, el encapsulante de PEM 104 proporciona la protección química y mecánica a la superficie principal 75A y la pila de recubrimiento 32 y 35. La protección proporcionada por la capa de PPO 25 a la pila de recubrimiento 32 y/o 35 la proporciona ahora el encapsulante de PEM 104. Más especialmente, en la figura 11 se muestra un espejo solar 130 que tiene la pila de recubrimiento de MSVD 32 o 35 que tiene las capas 24, 76 y 78, con un recubrimiento reflectante solar 22 o 27. El recubrimiento base 120 del encapsulante de PEM 104 que tiene las escamas de zinc 124 se aplica sobre la superficie superior 78A de la capa 78 y las paredes exteriores 106 y 110 de la pila de recubrimiento 32 y 35 del artículo reflectante o espejo solar 130.

Las escamas de Zn 124 en la capa inferior 120 y la capa superior 122 del encapsulante de PEM 104 tienen la función de ralentizar la corrosión de la capa de Ag 27 y/o 22 adsorbiendo la humedad de la atmósfera que pasa a la capa superior 122 y a la capa inferior 120. Más especialmente, las escamas de Zn se usan para proporcionar un metal que mejora la resistencia o una protección catódica de sacrificio, y como un cátodo para la deposición de electrodos; las escamas de Zn 124 se formularon en un aglutinante estable a la humedad, es decir, la melamina de poliéster para adaptarse a la aplicación de recubrimiento de cortina. Para una exposición más detallada de las escamas de zinc en la melamina de poliéster, se hace referencia a la solicitud de patente publicada de los Estados Unidos N.° 2013/0003206 (Pub. '206).

Como puede apreciarse, la invención contempla reducciones y/o modificaciones adicionales del espejo solar 130. Por ejemplo, y sin limitarse a la invención, la capa inferior 120 puede tener escamas de zinc, y la capa superior 122 puede estar libre de escamas de zinc como se muestra en la figura 11, o ambas capas 120 y 122 pueden estar libres de escamas de zinc, o ambas capas 120 y 122 pueden tener las escamas de zinc. El encapsulante 104 puede tener solo una capa que puede tener cualquier espesor.

Como puede apreciarse, la invención contempla realizaciones adicionales no limitantes de la invención alternando los componentes del espejo solar 130 mostrado en la figura 11. A menos que se indique lo contrario, las modificaciones al espejo solar 130 tratadas a continuación pueden realizarse en los espejos solares expuestos anteriormente, por ejemplo, pero no limitado a los espejos solares 5 (figura 1), 7 (figura 3), 70, (figura 5), 72 (figura 6), 100 (figura 9), 102 (figura 10), 130 (figura 11) y 134 (figura 13, tratados más adelante).

Las realizaciones no limitadas de la invención incluyen, pero no se limitan a:

un espejo solar A incluye, pero no se limita a, la pila de recubrimiento 32 o 35; cada una de la capa inferior 120 y la capa superior 122 del encapsulante de PEM no tiene películas o partículas que mejoran la resistencia a los metales, por ejemplo, escamas de Zn 124. La capa 122 puede electrodepositarse debido a que la superficie 78A de la pila de recubrimiento 32 o 35 es eléctricamente conductora.

Un espejo solar B no incluye, pero no se limita a, películas o partículas que mejoran la resistencia a los metales, por ejemplo, escamas de Zn 124 en la capa inferior 120, y películas o partículas que mejoran la resistencia a los metales, por ejemplo, escamas de Zn 124 en la capa superior 122, del encapsulante de PEM. Preferentemente, pero sin limitarse a la invención, las capas 120 y 122 del encapsulante de p Em pueden depositarse mediante erecubrimiento. En lugar de usar zinc, la invención contempla el uso de otras películas o partículas que mejoran la resistencia a los metales.

Un espejo solar C incluye, pero no se limita a, películas o partículas que mejoran la resistencia a los metales, por ejemplo, escamas de Zn 124 en la capa inferior 120 y en la capa superior 122 del encapsulante de PEM. Pueden usarse películas o partículas que mejoran la resistencia a los metales distintas de Zn.

Un espejo solar D incluye películas o partículas que mejoran la resistencia a los metales, por ejemplo, escamas de Zn 124 en la capa inferior 120, y sin Zn en la capa superior 122, del encapsulante de Zn-PEM. La capa 122 puede electrorrecubrirse. En la práctica de la invención pueden usarse películas o partículas que mejoran la resistencia a los metales.

Preferentemente, pero sin limitarse a la invención, las películas y capas de recubrimiento de los espejo solares A-D pueden aplicarse mediante cualquier proceso de recubrimiento apropiado, que incluye, pero no limitado al recubrimiento de cortina, ranura y/o a la electrodeposición.

La invención no se limita a la manera en que se aplica la capa superior de e-recubrimiento 122, y el recubrimiento superior 122 del encapsulante de PEM 104 puede aplicarse mediante un recubrimiento por flujo de la manera desvelada en la publicación de solicitud de patente de Estados Unidos N.° 2013/0003206. ("Pub. '206 "). Como puede apreciarse, la adición de escamas de Zn 124 para ayudar en el e-recubrimiento añade costes adicionales al encapsulante de PEM 104 de la pila de recubrimiento. En otra realización no limitada de la invención, se proporciona la reducción en el uso de Zn. Las escamas de Zn 124 se añaden a la capa base 120 del encapsulante de PEM 104 para proporcionar una superficie conductora para el recubrimiento electrónico. La eliminación de la capa de PPO 25 reduce la cantidad de películas o partículas que mejoran la resistencia a los metales, por ejemplo, las escamas de Zn 124 se necesitan en el encapsulante de PEM 104 en aproximadamente un 50 %. El espejo solar 130 de la invención mostrado en la figura 11 ahora incluye la pila de recubrimiento y la capa base del encapsulante de PEM 104 que tiene cantidades reducidas de Zn. Se estima que el contenido de Zn en esta realización de la invención puede tener una reducción de las escamas de Zn del 50 %.

En cualquier caso, la ausencia de la capa de PPO aislante 25 también debería permitir la reducción del nivel de las costosas escamas de Zn en el recubrimiento base del encapsulante de PEM eliminando la capa de PPO 25 mientras se mantiene el mismo (o se mejora) el nivel de protección catódica para la plata.

La patente de Estados Unidos N.° 8.557.099 (Pat. '099) desvela un aparato y un método para recubrir un artículo reflectante, por ejemplo, un espejo solar con un recubrimiento de electrodeposición.

Anteriormente, los segundos espejos solares superficiales se encapsulaban, en general, con sistemas de dos o incluso tres capas que incluyen primero la aplicación de un recubrimiento base resistente a la corrosión, seguido de un recubrimiento superior protector. Estos pueden aplicarse mediante métodos tradicionales de recubrimiento húmedo tales como el recubrimiento de cortina.

Si el recubrimiento base es eléctricamente conductor tal como el recubrimiento base del recubrimiento base que contiene metal parcialmente orgánico 120 del encapsulante de PEM 104, el recubrimiento superior, por ejemplo, pero no limitado a, el recubrimiento superior 122 aplicado sobre el recubrimiento base 120 del encapsulante de PEM 104 puede ser un recubrimiento superior por electrodeposición, por ejemplo, del tipo desvelado en la Pat. '099, lo que proporciona muchas ventajas adicionales tales como una mejor uniformidad, control de espesor, mayor eficiencia de transferencia, menos gasto, bajo contenido orgánico volátil, etc. Sin embargo, si la capa superior de la estructura reflectante como se ha descrito en la Pat. '099 es un material aislante, entonces todavía se requiere un recubrimiento base conductor en este caso para realizar la electrodeposición fácilmente. Si la película de espejo reflectante se considera de tal manera que no hay una película aislante significativa en la superficie superior de la pila de recubrimiento, el espejo puede encapsularse por electrodeposición directa de una formulación de pintura de electrodeposición sin la necesidad de un recubrimiento base eléctricamente conductor, por ejemplo, pero sin limitarse a la invención, el recubrimiento base 120 del encapsulante 104.

Este recubrimiento de encapsulante de PEM de una sola capa proporciona una reducción significativa de costes y unas ventajas de proceso potenciales, incluyendo también mucha más flexibilidad en el diseño de fabricación, tal como la posibilidad de instalar un recubridor de electrodeposición en cascada del tipo desvelado en la Pat. '099 en una planta de producción de MSVD sin necesidad de una línea de aplicación de recubrimiento base.

Haciendo referencia a la figura 12, se muestra una realización no limitante de un espejo solar 150. El espejo solar 150 incluye el sustrato 12, la capa subyacente 24 y la capa reflectante solar 22 o 27. En lugar del recubrimiento base de encapsulante conductor 120 del encapsulante de PEM 104 tiene la capa reflectante solar 22 o 27 de la pila de recubrimiento 32 o 35 sin la capa de PPO 25. La función del recubrimiento base de encapsulante 120 se reemplaza por un encapsulante electrodepositado 152 del tipo descrito en la Pat. '099, o la capa reflectante solar 22 o 27 de la pila de recubrimiento 32 o 35 sin la capa de PPO 25.

El encapsulante electrodepositado 152 del espejo solar 150 se fabricó y probó y pasó la prueba de niebla CASS.

Haciendo referencia a la figura 13, ahora puede apreciarse que basándose en lo anterior, el espejo solar 156 mostrado en la figura 13 puede reducirse al sustrato 12, la capa subyacente 24, el recubrimiento reflectante solar 22 o 27 y el encapsulante electrodepositado 152.

Realizaciones no limitantes de la invención que usan encapsulante de PEM enmarcado en pilas de recubrimiento con una capa de PPO (no reivindicadas)

La siguiente exposición hace referencia al espejo solar 160 mostrado en las figuras 14 y 15, sin embargo, se entiende que la exposición, a menos que se indique lo contrario, puede aplicarse a todos los espejos solares tratados en el presente documento. Haciendo referencia a la figura 15, el espejo solar 160 incluye la pila de recubrimiento 32 o 35 aplicada a la superficie 16 del sustrato 12. Las pilas de recubrimiento 32 y 35 incluyen cada una la capa subyacente 24 sobre la superficie 16 del sustrato 12; el recubrimiento reflectante solar 27 o 22 sobre la capa subyacente 24, las capas 76 y 78 sobre el recubrimiento reflectante solar 27 o 22, y la capa de PPO 25 sobre las capas de recubrimiento 76 y 78. Como puede apreciarse ahora, para evitar o reducir la corrosión del recubrimiento reflectante solar 27 y 22, y otras películas de las pilas de recubrimiento 32 y 35, la pila de recubrimiento incluye la capa de PPO 25 y los sistemas de encapsulación de PEM tratados anteriormente.

Durante la prueba CASS se observó que la posición en la que comienza la corrosión de la pila de recubrimiento 32 y 35 es, en general, en las paredes exteriores 106 de la pila de recubrimiento 35 y en las paredes exteriores 110 de la pila de recubrimiento 32, y se mueve hacia dentro, comenzando rara vez en la superficie principal, por ejemplo, la superficie superior 108 del recubrimiento de PPO 25. Se concluyó que la parte central 164 de la superficie superior 108 de la capa de PPO 25 no tiene que estar recubierta con la capa base 120 y las escamas de zinc 124 del encapsulante de PEM 104. Como puede apreciarse ahora, la eliminación del recubrimiento base 120 y las escamas de zinc 124 en la misma del encapsulante de PEM 104 sobre la parte central 164 de la capa de PPO 25 proporciona una reducción significativa en el coste de materiales y el tiempo de fabricación.

Como se recordará, en la exposición anterior, la capa base 120 que tiene escamas de zinc se aplicó sobre la superficie superior 108 de la capa de PPO 25 de tal manera que la capa superior 122 del encapsulante de PEM 104 puede erecubrirse con la capa inferior 120 del encapsulante de PEM 104.

En las figuras 14 y 15 se muestra el espejo solar 160. El espejo solar 160 tiene el recubrimiento base 120 del encapsulante de PEM 104 en los bordes marginales 166 de la capa de PPO 25 y se extiende sobre los bordes o paredes exteriores 110 de las pilas de recubrimiento 32 y 35. El recubrimiento superior 122 del encapsulante de PEM 104 se aplica sobre la capa base 120 y sobre la parte central 164 de la capa de PPO 25. La parte central 164 de la superficie de la capa de PPO 25 se bloquea durante la aplicación del recubrimiento base de Zn 120 de cualquier manera conveniente. El recubrimiento superior 122 puede aplicarse por selección de uno de los procesos de recubrimiento tratados en el presente documento.

Aplicando el recubrimiento base de Zn 120 a los bordes periféricos de las películas de recubrimiento y los bordes marginales de la película de PPO 25, y aplicando el recubrimiento superior 122 sobre el recubrimiento basado en Zn y la superficie de PPO expuesta, se obtiene una protección contra la corrosión suficiente para pasar la prueba de niebla CASS.

La invención no se limita a la anchura de la capa recubrimiento de Zn aplicada a los bordes marginales de la capa de PPO 25. Una muestra para la prueba de niebla CASS tenía una longitud de 91 centímetros (3 pies) y una anchura de 61 centímetros (2 pies). El recubrimiento base de Zn 120 en los bordes marginales de la capa de PPO 25 tenía una anchura en el intervalo de 1-2 centímetros. La muestra pasó la prueba de niebla CASS. Opcionalmente, puede aplicarse un recubrimiento superior 122 como recubrimiento base 120 y la superficie expuesta de la capa de PPO 25 para una protección adicional.

La anchura de la capa base 120 que se superpone a los bordes marginales de la capa de PPO 25 está en general en el intervalo de más de cero a 12,7 centímetros (5 pulgadas), mayor de cero a 11,4 centímetros (4,5 pulgadas), mayor de cero a 10,1 centímetros (4 pulgadas), mayor de cero a 8,9 centímetros (3,5 pulgadas), mayor de cero a 7,6 centímetros (3,0 pulgadas) y mayor de cero a 6,4 centímetros (2,5 pulgadas)

En otra prueba, se enmascararon dos muestras del espejo MSVD de aprox. 12,7 x 15,24 centímetros (5 x 6 pulgadas) en el centro y se recubrieron por reducción con el recubrimiento base 120, evaporado a 188 °C (245 °F), y el recubrimiento superior 122 por reducción después de eliminar la máscara central. Después de la cura, se cortó 2,52 cm (1 pulgada) de cada lado de la muestra, dejando una muestra de tamaño de 7,6 x 10,1 centímetros (3 x 4 pulgadas) con cuatro bordes pintados y a continuación cortados y una zona central sin recubrimiento base 120, solo el recubrimiento superior 122. Después de 120 horas de exposición a la prueba de niebla CASS, no había corrosión a lo largo de ninguno de los bordes cortados ni en el centro de la cara que estaba protegida solo por el recubrimiento superior de la encapsulación. Por el contrario, las muestras que tenían el recubrimiento superior 122 pero no el recubrimiento base 120 del encapsulante de PEM 104 fallaron todas la prueba de niebla CASS a las 120 horas.

Las ventajas de esta realización de la invención son (1) el uso del recubrimiento anticorrosión para cubrir los bordes de la pila de recubrimiento y los bordes marginales de la lámina más exterior mediante un rodillo/pulverización/impresión/electrorrecubrimiento como se desvela en la Pat. '099 y en la Pub. '206 o métodos similares, en contraste con los muchos galones de recubrimiento necesarios para establecer un proceso tal como el recubrimiento de cortina para cubrir toda la superficie de la lámina más exterior, (2) cubrir solo un pequeño porcentaje de la zona del espejo cerca de los bordes reduce en gran medida el coste del material, y (3) la reducción del peso del espejo solar.

La invención puede ponerse en práctica para fabricar segundos espejos superficiales como se ha tratado anteriormente, pero también puede practicarse para fabricar primeros espejos superficiales si el revestimiento protector es transparente o si el propio primer espejo superficial tiene suficiente durabilidad para sobrevivir con solo una protección de borde. Al aplicar la recubrimiento base de Zn (recubrimiento anticorrosión) solo en los bordes del espejo, se obtiene protección catódica suficiente para evitar la aparición de corrosión, mientras que reduce potencialmente de manera significativa el coste y el peso del sistema de encapsulación de dos capas.

En la exposición de las realizaciones no limitadas de la invención, la pila de recubrimiento se aplicó a la segunda superficie del sustrato, la superficie de espaldas al sol. De esta manera, los rayos del sol pasan a través de las superficies primera y segunda del sustrato. La invención; sin embargo, no se limita a lo mismo, y la pila de recubrimiento que tiene el encapsulante de PEM puede montarse en la primera superficie del sustrato, por ejemplo, la superficie orientada al sol usando un encapsulante transparente, por ejemplo, eliminando el pigmento de color de los materiales del encapsulante. De esta manera, los rayos del sol pasan a través del encapsulante hasta la película reflectante solar y se reflejan a través del encapsulante.

La invención no se limita a las realizaciones de la invención presentadas y tratadas anteriormente, que se presentan solo con fines ilustrativos, y el alcance de la invención solo está limitado por el alcance de las siguientes reivindicaciones y cualquier reivindicación adicional que se agregue a las solicitudes que tienen una finalidad directa o indirecta para la presente solicitud.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un artículo para reflejar la energía solar que comprende:

un sustrato que tiene una primera superficie y una segunda superficie opuesta, y

un recubrimiento reflectante solar que comprende:

una primera película reflectante solar metálica, en lo sucesivo en el presente documento también denominada "primera película metálica", teniendo la primera película metálica una primera superficie y una segunda superficie opuesta;

una segunda película reflectante solar metálica, en lo sucesivo en el presente documento también denominada "segunda película metálica", teniendo la segunda película metálica una primera superficie y una segunda superficie opuesta;

una capa de separación que tiene una primera superficie y una segunda superficie opuesta, en donde la primera superficie de la capa de separación está sobre la segunda superficie de la primera película metálica y la primera superficie de la segunda película metálica está sobre la segunda superficie de la película de separación, en donde la primera superficie de la primera película metálica está sobre y unida a la segunda superficie del sustrato, en donde la capa de separación comprende un óxido de Ti, Zn, Sn o una combinación de los mismos y tiene un espesor en el intervalo del 0,005 al 10 % del espesor del recubrimiento reflectante solar.

2. El artículo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde al menos una de las películas metálicas primera y segunda tiene un crecimiento cristalino, y el tamaño de cristal aumenta a medida que aumenta el espesor de la al menos una de las películas metálicas primera y segunda.

3. El artículo de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el tamaño de cristal de la primera película metálica en la primera superficie de la película de separación es mayor que el tamaño de cristal de la segunda película metálica en la segunda superficie de la película de separación.

4. El artículo de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende un recubrimiento superficial entre la película reflectante solar y la segunda superficie del sustrato, en donde la segunda superficie del sustrato está adherida a una superficie principal de la capa subyacente y una superficie principal opuesta de la capa subyacente está adherida a la primera superficie de la primera película metálica.

5. El artículo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un revestimiento protector que tiene una primera superficie principal y una segunda superficie principal opuesta, en donde un revestimiento de protección permanente está sobre la segunda superficie de la segunda película metálica, comprendiendo el artículo opcionalmente un encapsulante de polímero sobre la segunda superficie del revestimiento protector y sobre los bordes periféricos del artículo recubierto, comprendiendo el encapsulante una capa base, una capa superior y escamas de zinc en la capa base.