JP2013507663A - 太陽エネルギー採取のための集光器およびポリマー原料からのその製造 - Google Patents

Abstract

本発明は太陽光線の集光のための集光器、およびポリマー原料からのその製造方法に関する。本発明による集光器は、光起電または殊に太陽熱を使用可能な設備において用いることができる。本発明による集光器は、対象物、例えば太陽電池への太陽光線の効率的な集光を、その幾何学的配置とは関係なく可能にする。それは、例えば太陽電池、例えば集光光起電において使用されるもの、同様に集光太陽熱、例えばパラボリックトラフ技術の範囲において使用が見出される吸収管の領域に関する。

Description

発明の技術分野
本発明は太陽光線の集光のための集光器、およびポリマー原料からのその製造に関する。本発明による集光器は、光起電または殊に太陽熱を使用可能な設備において使用することができる。

本発明による集光器は、対象物、例えば太陽電池または吸収器モジュールへの太陽光線の効率的な集光を、その幾何学的形状とは関係なく可能にする。それは、例えば高性能太陽電池、例えば集光光起電において使用されるもの、同様に集光太陽熱、例えばパラボリックトラフ技術の範囲において使用が見出される吸収管の領域に関する。

背景技術
太陽光線の利用の際、多くの場合、いわゆる点集光技術と線集光技術とが区別される。線集光技術には、入射光線が放物状に曲げられた反射表面（放物面ミラー）を用いて線形に吸収管に集光する、集光太陽熱において使用されるパラボリックトラフ技術が含まれる。

パラボリックトラフ型集光器は、実際には、例えば３００Ｍｗまでの出力用に設計されている太陽熱発電所において使用される。該吸収管は、この際、多くの場合、真空ガラス管で取り囲まれている。反射器もしくは集光器として、通常は無機のソーラーガラスが使用される。さらに、ポリマーフィルムがアルミニウム板、アルミニウムに基づく複合系、または他の支持材に施与された、ポリマーベース製のミラーフィルムが使用される。

全てのそれらの系は、必要な放物状の幾何学的形状を得るために、非常に高い工程温度にて複雑な変形を行われなければならないことが共通している。通常、約４ないし６ｍｍの厚さで使用される、無機ガラスに基づくソーラーミラーの際、それは特に煩雑である。熱成形は、約６００℃の温度で行われ、且つ、金属被覆前に実施されなければならない。その際、それは費用がかかり且つ煩雑な工程である。さらなる工程段階において、この支持系に本来の金属ミラーが適用される。これは通常、裏面の金属の防食塗装を有する銀の層と、３層からなる裏面の保護塗装とからなる。放物面ミラーの３次元の幾何学的形状に基づき、それは同様に非常に煩雑且つ複雑な工程段階である。

さらに、例えば約１．６＊１．７ｍの例示的な寸法を有するこの三次元ミラーの輸送および取り付けに関してのロジスティックスは、かなりの試練である。そこから、無機のソーラーガラス系のさらなる欠点が生じる： これは格別に破損しやすく、そのことは殊に、取り付け、洗浄およびメンテナンスの間に、不利に作用する。さらに、該系は極端な天候、例えば嵐または雹の影響を受けやすい。生じるソーラーガラスミラーの破片は、極端な場合には、吸収管並びに隣接したガラスミラーユニットに顕著な二次被害すらもたらす。それに加えて、かかる系を扱う際、そこに起因する危険のある作業安全性を無視することはできない。確立した系のさらなる欠点は、高重量である。この比較的重いソーラーガラスミラーの取り付けのためには、費用がかかる基礎工事並びに煩雑なコンクリート土台が必要である。

無機ガラスに基づくソーラーミラーは、記載された欠点にもかかわらず、特に集光太陽熱において、今日まで優勢な反射器技術として確立している。

アルミニウム複合材に基づく系は、必要な太陽光反射を有さず、従って、太陽発電所において使用するために限定的にしか適さない。小規模もしくは中規模設備におけるこの反射系は、例えば屋根に取り付ける際のそれらの重量の利点に基づき、特定の市場シェアを有している。これは、例えば空調を稼働させるための工程の冷却をもたらすための使用が見出されている。

主としてアルミニウム板上に貼りつけられたポリマーのミラーフィルムは、これまでのところ、市場において確立できていない。欠点としては、例えば、予め成形された支持材料への積層化が煩雑で且つ品質に危険があることが考えられる。加えて、使用可能なポリマーのミラーフィルムのいくつかは、長期耐用性並びに接合の付着に関する欠点を有している。

ＥＰ１７７１６８７号内に、アクリル層を用いたミラー層の保護が挙げられているが、この技術の正確な規格は記載されていない。以下に、ミラーフィルム系についてのいくつかの概念を説明する。

ＵＳ２００８／００９３７５３号内に、ミラーフィルムの製造方法が開示されている。保護フィルムは、同時に、製造の際に既に最終的な形状にもたらされ且つ引き続き金属被覆される支持フィルムを意味する。他方で、金属被覆は裏面に、より詳細には特定されない保護層を備えられている。フィルム構造もしくは反射器の構成のより詳細な態様は説明されていない。

ＵＳ４６４５７１４号内では、２つの別々の（メタ）アクリレートに基づく被覆からの、放物面ミラーのための保護フィルムが施与されている。外側は、ＵＶ吸収剤を含有し、銀の層に直接載っている内側は、防止剤を含有している。この構造により、内側が外側の層によって保護される。他方で銀の層は、前もって、二層式の同時押出によって製造されたポリエステル積層体を蒸着された。該系は、製造が全体で非常に煩雑であり、且つ、機械的応力の影響を非常に受けやすい。

この問題を回避するために、ＵＳ５１１８５４０号においては、フルオロカーボンポリマーに基づく、摩耗耐性且つ耐湿性のフィルムが貼り付けられている。ＵＶ吸収剤と同様に腐食防止剤も接着剤層の成分であり、前記接着剤により、フィルムが、蒸着されたポリエステル支持フィルムの金属表面と結合される。その際、該接着剤層は、他方で、腐食抑制剤およびＵＶ吸収剤を互いに分離するために、上述の（メタ）アクリレートの二重被覆と類似して、２つの異なる膜からなることができる。

ＷＯ２００７／０７６２８２号には、銀被覆のより良好な保護のための代替的な構造が挙げられている。ＰＥＴ支持フィルムは、光とは逆側に銀が蒸着され、且つ、他の側はポリ（メタ）アクリレートに基づく（ＵＶ）保護フィルムを備えられている。銀蒸着膜の裏面には、感圧接着剤（ＰＳＡ）を直接的に備えることができるか、または裏面上の耐腐食性の改善のために、且つＰＳＡのより良好な付着のために追加的な銅層を蒸着できる。長期耐用のＵＶ保護が必要であるという教示は、ＷＯ２００７／０７６２８２号内では考慮されていない。加えて、かかる系は処理が困難であり、且つ、機械的応力の影響を受けやすい。

従来技術のＵＶ保護フィルムは、ＵＶ吸収剤としてベンゾトリアゾールが使用されるという欠点を有している。これは、ＵＶ光線の影響下で比較的短い固有の耐性しか有さず、従って、接着剤層もしくは例えばポリエステルに基づく支持フィルムについて、効果的なＵＶ保護ではない。

しかしながら、ミラーフィルム系は、不具合を起こしやすい接着プロセスであり、且つ例えばパラボリックトラフ型コレクターのパラボリックトラフが別途の方法で製造され、且つミラーフィルムは引き続き、煩雑並びに品質に危険のある工程段階で積層化されなければならないという欠点を有する。太陽エネルギー採取のための集光器の使用下で、他の概念についても同じことがあてはまる。

ＷＯ００／２２４６２号においては、柔軟性のある集光器が裏面に張られており、且つ、柔軟に狙いの形にされる。集光器は、外側から内側へ、アクリル保護層、金属層、泡および支持体からなる随意の緩和層からなる。全ての層は、それぞれ、接着剤層で互いに結合されている。

課題
本課題は、特に容易な取り付けを可能にする、太陽光線の集光のための新式の集光器を提供することであった。本発明による集光器は、光起電または殊に太陽熱を使用可能な設備において使用することができる。さらにまた、この集光器は、従来技術に対して少なくとも同等の特性を有するべきである。

殊に、該集光器は、従来技術に対してより破損しにくく、ひいては二次被害のリスクが減少されているべきである。さらに、該集光器はより軽い自重を有するべきであり、並びに費用のかかる基礎工事を少なくできるべきである。同時に、集光器は必然的に、少なくとも２０年の長期耐用性、太陽光線の高い反射性能、および従来技術に対して改善された、または少なくとも等価の、環境条件に対する耐久性を有さなければならない。

さらにまた、従来技術に対して費用がかからず、省エネルギーで、容易且つ迅速に実施可能であり、且つ、より煩雑ではないロジスティックスしか必要としない、可能な限り容易な製造方法を提供することが課題であった。

明確に挙げられていないさらなる課題は、以下の発明の詳細な説明、特許請求の範囲および実施例の全体の脈絡からもたらされる。

解決策
該課題は、自立保持性の集光器を製造するための新式の方法、および太陽エネルギー採取のための設備用のかかる自立保持性の集光器を提供することによって解決される。

意外にも、太陽エネルギー採取のための装置のための集光器について必要な性能基準が、既存の集光器の概念の上述の欠点を回避しながら、以下に詳細に記載される自立保持性のポリマー構造に基づく新式の集光器構成を用いて、好適に創出される。

殊に、応力基準の達成は、製造される積層体の必要な全厚および柔軟性の調節によって行われる。しかしながら、太陽光線に向く方のプラスチック層の構成および厚さの調節の際、反射性能にも注意すべきである。

ポリマー層、プラスチック層もしくは支持層との名称は、以下で、ポリマーに基づく板、フィルム、塗装、または被覆を含む。かかる層は原則的に、１μｍ〜２ｃｍの厚さを有してよい。

それに対し、金属層との名称は、純粋な金属または合金からの層を意味する。この金属層の厚さは、文章中でさらに以下で説明される他の層とは関係ない。

「自立保持性（ｓｅｌｂｓｔｔｒａｇｅｎｄ）」との用語は、本願においては、加工物が、ミラーフィルムとは対照的に、少なくとも５０℃、好ましくは少なくとも６５℃の使用温度、並びに周囲の環境条件、例えば風荷重の際、成形もしくは変形の後に、その形状を保っていることであると理解される。パラボリックトラフ型コレクターに関して、これは、例えば、一回成形された放物状の幾何学的形状が、装置の輸送、取り付け、および稼働の際に保たれたままであることを意味する。

反射器および集光器の用語は、本願の範囲内では、同義的に使用される。

本課題は、殊に、太陽エネルギー採取のための装置用の自立保持性の集光器を製造するための新式の方法を提供することによって、および、本発明による方法によって製造される集光器よって解決される。本発明による方法は、少なくとも以下の段階からなる：
・ 第一のプラスチック層を、銀ミラー層構造で、物理気相成長によって被覆すること
・ 銀ミラー層構造の他の側に、第二のプラスチック層を施与すること
・ そのように製造された積層体を、単純な変形工程を用いて、好ましくは冷間曲げを用いて、使用形状、例えばパラボリックトラフにすること
・ 変形された、好ましくは放物形状の積層体を、集光器として、太陽エネルギー採取のための装置に取り付けること
・ 光源に向く方のプラスチック層が高透過性であること。

さらに、該方法から得られる集光器は、自己保持性である。

該方法の１つの実施態様において、第一のプラスチック層は、物理気相成長の第一の段階で、金属で被覆される側に高透過性のプライマー層が備えられている。第一のプラスチック層が高透過性プラスチック層、ひいては後の最終用途において光に向く方のプラスチック層である場合、物理気相成長の第一の段階において金属ミラーで被覆される側に、高透過性のプライマー層が備えられる。

随意に、しかし好ましくは、高透過性プラスチック層とは逆側の金属層に、好ましくは銅、またはクロムニッケル合金からなる金属の防食層が備えられる。この方法は、いわゆる背面ミラーをみちびく。

代替的な方法において、後に光源と逆側になる支持層は、物理気相成長を用いて金属、または２つのあい重なって続く金属で被覆され、その後、金属層の他の側が、随意にプライマー、および高透過性プラスチックで被覆される。この方法は、いわゆる前面ミラーをみちびく。

通常、支持層が剛性を決定し、ひいては型付けに決定的である。しかしながら、他の実施態様において、支持層と高透過性プラスチック層との間の層厚差がわずかであり、且つ、両方の層が型付けに寄与することも可能である。

本発明による集光器は、全体で、厚さ１ｍｍ〜２ｃｍ、好ましくは２ｍｍ〜１．５ｃｍ、および特に好ましくは３ｍｍから１０ｍｍを有することができる。

高透過性プラスチックは、好ましくはポリカーボネート、ポリスチレン、スチレンコポリマー、フルオロポリマーまたはＰＭＭＡであり、好ましくはＰＭＭＡまたはフルオロポリマーであり、その際、フルオロポリマーは、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）である。好ましくは、高透過性層は、添加剤、例えば防止剤および／またはＵＶ安定剤を付与されている。

特別な実施態様において、高透過性プラスチック層は、様々な異なるポリマー層からなり、その際、それは好ましくは少なくとも１層のＰＭＭＡ層である。この場合、個々の添加剤は一様に、および／または互いに別々に、１またはそれより多くのそれらの層に分布している。

随意に、高透過性プラスチック層の表面は、追加的に、引掻耐性、および／または防汚被覆を付与されている。

支持層のプラスチック層は、好ましくはポリカーボネート、ポリスチレン、スチレンコポリマー、ポリエステルまたはＰＭＭＡであり、特に好ましくはＰＭＭＡである。

さらにまた、個々の層の間に、それぞれ、随意の接着剤層があってよい。

当該方法の意外な一面として、積層体が自立性であるような剛性を示すこと、および積層体が同時に、容易に冷間成形可能であり、従って、加熱しないで最終的な形状に冷間成形することができることが見出された。この特性は、本発明によれば、個々の層、殊に両方のプラスチック層が、剛性、厚さおよび他の材料特性に関して、互いに調整されることによって達成される。それにより、本発明による方法の大きな利点は、複雑な形状、例えば放物形状への冷間成形性がもたらされる。加えて、これを、最外の滑らかな表面を維持しながら保証することが可能である。このことは、例えばパラボリックトラフ型集光器のために必要とされる。さらにまた、新規のポリマー支持体および塗装材料からの積層体の製造によって、新規の幾何学的形状の可能性の利用、および可能な限り（費用面で）効果的な集光器およびコレクターの幾何学的形状の造形が可能になる。

殊に、今や、二次元状態での金属被覆および引き続く変形が可能である。これもまた、追加的な明らかなコスト節減と結びつく。

さらにそこからもたらされる利点は、エネルギーおよびコストのかかる熱変形に対して、高い工程温度を回避しながら、節減することである。

好ましい実施態様において、本発明によれば、光源から見て、少なくとも以下の層からなる集光器が得られる：
・ ＰＭＭＡを含有する、ＵＶ安定剤および防止剤含有プラスチック層
・ 厚さ８０〜２００ｎｍを有する銀ミラー層構造
・ 好ましくはＰＭＭＡからなる支持層。

集光器は冷間加工によって最終的な形状にされるという追加的な特徴を有する。

好ましい実施態様において、光源から見て、以下の層からなる集光器が得られる：
・ 汚染防止且つ引掻耐性を改善する特性を有する表面塗装
・ ＰＭＭＡを含有する、ＵＶ安定剤および防止剤含有プラスチック層
・ 随意の接着剤層
・ プライマー層
・ 厚さ８０〜１３０ｎｍを有する銀の層
・ 厚さ１０ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは２０〜５０ｎｍを有する、銅、またはニッケル／クロムからなる防食層
・ 随意の接着剤層
・ ＰＭＭＡからなるポリマーの支持層。

さらなる特徴は、該接着剤層は冷間加工によって最終的な形状にされることである。

さらにまた、本発明による新式の集光器は、次の特性を、特に光学特性に関して、先行技術に対する利点として組み合わせて有する：本発明による集光器の透明部分は、特に中立的な色であり、且つ湿度の影響で混濁しない。加えて、該集光器は優れた耐候性を示し、且つＰＶＤＦ表面での随意の仕上げの際、および／または引掻耐性に仕上げられた際には、例えば全ての市販の洗浄剤に対する、非常に良好な化学耐性を示す。これらの側面も、長期にわたって太陽光の反射を維持することに貢献する。洗浄を軽減するために、該表面は汚染防止の特性を有している。追加的に該表面は、随意に摩耗耐性および／または引掻耐性である。

発明の詳細な説明
高透過性プラスチック層
高透過性プラスチック層は、高透過性プラスチックから構成される。その際、それは好ましくはポリカーボネート、ポリスチレン、スチレンコポリマー、フルオロポリマーおよび／またはＰＭＭＡである。特に好ましくは、ＰＭＭＡおよび／またはフルオロポリマーである。

高透過性プラスチック層は、１つのポリマーから、または異なるポリマーのブレンドから構成されてよい。選択的に、高透過性プラスチック層は、異なるポリマーの多層系であってもよい。例は、ポリメチルメタクリレート層（ＰＭＭＡ）およびポリフッ化ビニリデン層（ＰＶＤＦ）からの系である。

通常、高透過性プラスチック層は、耐候性の改善のために添加され、且つ、表面特性の改善のために表面処理されている。

用途によっては、太陽光線の特定の反射性能を下回ってはいけない。例えば、パラボリックトラフ技術を使用するＣＳＰ太陽発電所は、約３４０ないし２５００ｎｍの、太陽光線の相対波長領域の少なくとも９３％の反射を必要とする。中規模もしくは小規模の太陽熱装置のためにだけ、より低い反応特性が同様に可能である。

一般に、集光光起電の相対波長領域は、約３００ないし１８００ｎｍである。

組成とは独立して、高透過性プラスチック層は全体で１μｍ〜９ｍｍの範囲、有利には１０μｍ〜５ｍｍの範囲、特に好ましくは２０μｍ〜３ｍｍの範囲の厚さを有する。

高透過性プラスチック層の厚さは、太陽光線の反射性能に関して決定的である。それは、上述の厚さを有することができる、塗装、被覆、フィルムまたは板であってよい。太陽光線の反射を最適化するために特に好ましくは、高透過性プラスチック層は、１ｍｍの最大厚を有する。前面ミラーのための高透過性プラスチック層の施与を、塗装、被覆、または接着剤またはプライマーを用いた貼りつけによって、行うことができる。

太陽光線の必要な反射性能を保持することが重要である。これを、一定の最大層厚の調節によって、随意に、例えば「反射強化スタック」を作り出すための多層構造と組み合わせて、達成することができる。

安定剤パッケージ（光保護剤）
理想的に使用される高透過性プラスチック層は、ＵＶ保護を付与されている。フィルム用の相応のＵＶ保護は、例えばＷＯ２００７／０７３９５２号 （Ｅｖｏｎｉｋ Ｒｏｅｈｍ社）またはＤＥ１０２００７０２９２６３号Ａ１内に見出される。

本発明によって使用されるＵＶ保護層の特別な成分は、集光器の長期耐用性のため、および耐候性のために寄与するＵＶ安定剤パッケージである。

理想的には、本発明によって使用されるＵＶ保護層において使用される安定剤パッケージは、以下の成分からなる：
・ ベンゾトリアゾール系のＵＶ吸収剤
・ トリアジン系のＵＶ吸収剤
・ ＵＶ安定剤、好ましくはＨＡＬＳ化合物。

成分ＡおよびＢを、個々の物質として、または混合物で使用できる。少なくとも１つのＵＶ吸収剤成分が、高透過性プラスチック層内に含有されていなければならない。成分Ｃは、本発明により使用されるプラスチック層内に必ず含有されている。

高透過性プラスチック層が様々な異なるポリマー層からなる場合について、個々の添加剤は一様に、および／または互いに別々に、１またはそれより多くのこの層に分布していてよい。

殊に、本発明によって製造される集光器は、従来技術に対して明らかに改善されたＵＶ安定性と、それに付随するより長い寿命の点で優れている。従って、本発明による材料を、少なくとも１５年、好ましくはそれどころか少なくとも２０年、特に好ましくは少なくとも２５年の非常に長い期間にわたって、特に長い日照時間および特に強い太陽光線を有する場所、例えば米国南西部またはサハラ砂漠において、太陽光集光器中で使用することができる。

「太陽熱」に関連した太陽光線の波長スペクトルは、３００ｎｍ〜２５００ｎｍに達する。しかしながら、集光器の寿命を延ばすために、４００ｎｍより下の領域、殊に３７５ｎｍより下の領域をフィルターにより除いて、３７５ｎｍ若しくは４００ｎｍ〜２５００ｎｍの「実効波長域」が残るようにするべきである。本発明により使用される、ＵＶ吸収剤とＵＶ安定剤からの混合物は、広範な波長スペクトル（３００ｎｍ〜４００ｎｍ）にわたって安定で長期耐用のＵＶ保護を示す。

表面被覆
表面被覆との用語は、本願に関しては、表面の引掻の減少のため、および／または摩耗耐性の改善のため、および／または防汚被覆として施与される被覆についての総称として理解される。

引掻耐性もしくは摩耗耐性を改善するために、ポリシロキサン、例えばＣＲＹＳＴＡＬＣＯＡＴ（商標） ＭＰ−１００ （ＳＤＣ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．社）、ＡＳ４００−ＳＨＰ４０１またはＵＶＨＣ３０００Ｋ（両方ともＭｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から）を使用できる。これらの塗料配合物は、例えばロールコーティング、ナイフコーティングまたはフローコーティングによって、集光器の高透過性プラスチック層の表面に適用される。さらに考慮に入れられる被覆技術の例として、ＰＶＤプラズマ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ； 物理気相成長）並びにＣＶＤプラズマ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ； 化学気相成長）が言及される。

防塵もしくは防汚被覆についての詳細な記載は、文献内で見出すことができる、もしくは当業者に公知である。

銀ミラー層構造
銀ミラー層構造は、１からいくつかまでの異なる、物理気相成長（ＰＶＤ）によって製造可能な機能層から構成される。本来のミラー層の存在は必須である。太陽光線と逆の側に、随意に防食層を施与することができる。ミラー層とＰＶＤによって被覆されるプラスチック層との間に、随意にプライマーが存在してよい。例えば高透過性プラスチック層がＰＶＤによって被覆される場合、該プライマーは太陽光線に向かう側にある。さらに、「反射強化スタック」層構造を、銀ミラー層構造に取り入れることができる。その際、それは非常に薄い金属酸化物層の最適化された多層構造であり、この使用によって吸収を最小化することができる。該反射強化スタック層は、通常、ＰＶＤによって施与される。

銀ミラー層構造における銀の用語の部分は、鏡面の金属が実際に銀でなければならないことを示唆しているのではなく、むしろ、好ましい実施態様において銀が使用されることを表している。

銀ミラー層構造は、随意のプライマー、ミラー層、随意の「反射強化スタック」および随意の防食層からなり、好ましくは物理気相成長によって施与される。

銀ミラー層構造は、厚さ通常、８０〜２００ｎｍを有する。

選択的に、銀ミラー層構造は、既製のいわゆる「銀ミラーフィルム」の形態で取り入れられてもよい。これは同様に、プラスチックフィルム（通常はポリエステル）に適用され、上述の層構造を有している。このプラスチックフィルムが太陽光線の側に取り付けられる場合、それは以降で高透過性プラスチック層の構成要素としてみなされる。銀ミラーフィルムのこのプラスチック層（例えばポリエステル）が、裏面（銀ミラー構造の太陽光線とは逆側）に取り付けられる場合、この新規の層を支持層の追加的な構成要素としてみなすことができ、且つ、随意にこれと、さらなる接着剤層によって結合される。

プライマー
該プライマーは、同時に、ミラー層からポリマー基材への銀の移動、もしくはポリマー基材から銀ミラー層への有害成分の移動を回避するための移動障壁層としてはたらく。

ここで、殊に金属層について有害な成分、またはさらに添加剤の移動できる成分の、高透過性プラスチック層からの移動を妨げる材料が使用される。必然的に、プライマー層は、本来のプラスチック層と類似した高透過性の特性を有さねばならない。理想的には、該プライマーが同時に、付着促進のために役立ち、金属層のために、および／または高透過性プラスチック層のために、追加的な接着剤層は必要とされない。通常、プライマーは、物理気相成長を用いて、層厚１ｎｍ〜２０ｎｍで施与される。プライマーの選択は、金属層および高透過性プラスチック層の付着特性もしくは表面特性からもたらされる。プライマーは、例えば薄い金属酸化物層であってよい。

ミラー層
ミラー層は、好ましくは銀、金またはアルミニウムから、特に好ましくは銀からなる。銀は、全ての潜在的に可能な金属ミラー層の中で、太陽光線の相対波長スペクトルにおいて、最高の反射性を有する。殊に、アルミニウムまたは金からの代替的な反射層は、随意に、反射強化スタック層を用いて光学的にグレードアップすることができる。

銀は、厚さ５０〜２００ｎｍ、好ましくは７０〜１５０ｎｍ、特に好ましくは８０〜１３０ｎｍで使用される。この層厚の際、一方で、大抵は太陽光線の９０％よりも高い反射が保証され、且つ、同時に、高いプロセスコストおよび材料コストが回避される。

ミラー層は、好ましくは現代的な薄膜技術を使用して、好ましくは物理気相成長を使用して施与される。かかる方法を用いて、可能な限り密に詰まった、均質な層を調整することが可能である。

ミラー層の裏面を、随意に、防食層としての第二の金属層、例えば銅またはニッケルクロム合金からの金属層で覆うことができる。これは、一方では、金属ミラー層の保護として役立ち、且つ他方では、支持層もしくは感圧接着層のより良好な付着のために役立つ。かかる防食層は、好ましくは層厚１０ｎｍ〜１００ｎｍ、特に好ましくは２０〜５０ｎｍで施与される。

支持層
支持層の選択、従って太陽光線と逆の方のプラスチック層の選択は、以下の必須の特性によって決定される：該支持層は、充分な剛性および理想的には接合される銀ミラー層構造に対する良好な付着特性を有さねばならない。追加的に、該支持層は、銀ミラー層構造の製造方法によって、物理気相成長を使用して被覆可能であるか、または銀ミラーフィルムと積層化可能であるかのいずれかでなければならない。さらにまた、少なくとも２０年の間、天候および環境の影響に対する耐性がもたらされるべきである。そのために、銀ミラー層に対して、長期間にわたって付着の損失が生じるべきではない。さらにまた、支持層は、防食層の損傷を回避するために役立つ。しかしながら、反射性能についての要求はない。

支持層において使用するために適したプラスチックとしては、少なくとも０．８ｍｍの厚さを有する板の製造のために適している全てのポリマーが示されている。例は、ポリエステル、ポリカーボネート、スチレンコポリマー、ポリスチレンおよびＰＭＭＡである。

前面ミラーの場合は、支持層から出発して銀ミラー層構造を物理気相成長によって施与する。背面ミラーの場合は、支持層を、残りの層接合物に、接着剤または塗料を用いて施与する。

支持層の必要な層厚は、０．８〜１９ｍｍ、好ましくは２〜８ｍｍである。かかる層は通常、押出、鋳造または他の造形方法によって製造され、本発明が製造方法によって何らかの形で限定されることはない。

通常、支持層は、形付け、ひいては、本発明によって製造される集光器の主要な自立保持性の層である。

接着剤層
随意に、個々の層の間に、それぞれ、接着剤層があってよい。接着剤層は、より正確には、支持層と防食層との間、銀ミラー層構造と高透過性プラスチック層との間、および多層のプラスチック層の個々の層の間にあってよい。

そのために使用される接着剤系は、その組成に関して、接着される層の両者の互いの付着特性からもたらされる。追加的に、該接着剤系は長期耐用性能に寄与するべきであり、ならびに、隣接する層との負の相互作用を遮断するべきである。

事情によっては、光学特性も重要である。金属層の太陽光線に向く側に使用される接着剤層は、高透過性でなければならない。例えば、特定のアクリレート接着剤が適している。

使用
本発明によって製造される集光器は、好ましくはパラボリックトラフ型コレクターのパラボリックトラフ型集光器としての使用が見出される。そのために、本発明による方法において行われるとおり、該集光器が冷間変形もしくはパラボリックトラフの放物状の幾何学的形状に成形され得る場合に、それは特に有利である。従って、わずかに曲がった形状も製造でき、もしくは、集光器を、わずかにしか成形されておらず、そのほかは二次元のコレクター構造に適合させることもできる。

この前提条件での最終用途についての例は、例えばソーラータワー技術において、またはソーラーディッシュ反射器ユニットにおいて使用が見出されている、フレネルミラー集光器、ヘリオスタット反射器における使用である。

高温を回避した効率的な熱変形は、例えば、放物面構造、例えば集光型光起電装置（Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ； 集光型太陽光発電）（ＣＰＶ）の際にしばしば使用されるものへの作りつけの際、または中規模もしくは小規模の太陽熱ユニットにおける集光器構造のために極度に曲げられた形状において、必要とされる。

Claims (22)

1. 太陽エネルギー採取のための集光器の製造方法であって、
   ・ 第一のプラスチック層を、銀ミラー層構造で、物理気相成長によって被覆すること、
   ・ 銀ミラー層構造の他の側に、第二のプラスチック層を施与すること、
   ・ 両方のプラスチック層の１つが高透過性であり、且つ、後の使用において太陽光源のほうに向いていること、
   ・ そのように製造された積層体を、冷間曲げを用いて、使用形状、好ましくはパラボリックトラフ型にすること、および
   ・ 該方法から得られる集光器が自立保持性であること
   を特徴とする方法。
2. 第一のプラスチック層が、物理気相成長の第一の段階において金属で被覆される側に、高透過性のプライマー層を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 高透過性プラスチック層とは逆側の金属層が、好ましくは銅またはクロムニッケル合金からなる、金属の保護層を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 後に光源と逆になる支持層を、物理気相成長を用いて金属で被覆し、且つ引き続き、該金属層の他の側を随意にプライマーおよび高透過性プラスチックで被覆することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 銀ミラー層構造が、反射強化スタック層を有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. ・ ミラー層の金属が、銀、金またはアルミニウムであり、好ましくは銀であること、および
   ・ ミラー層が厚さ５０〜２００ｎｍ、好ましくは８０〜１３０ｎｍを有すること、
   を特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 銀ミラー層構造が、随意のプライマー、ミラー層および随意の防食層からなり、物理気相成長を用いて施与されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 高透過性プラスチックが、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレンコポリマー、フルオロポリマーまたはＰＭＭＡであり、好ましくはＰＭＭＡまたはフルオロポリマーであることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
9. 高透過性層に、添加剤、例えば防止剤および／またはＵＶ安定剤が付与されていることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 高透過性プラスチック層が、様々な異なるポリマー層からなり、且つ、個々の添加剤は一様に、および／または互いに別々に、１またはそれより多くのこの層に分布していることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
11. 前記の様々な異なるポリマー層が、少なくとも１つのＰＭＭＡ含有層であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 高透過性層が、引掻耐性被覆および／または防汚被覆を有することを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
13. 支持層のプラスチックが、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレンコポリマー、ポリエステルまたはＰＭＭＡであり、好ましくはＰＭＭＡであることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
14. 個々の層の間に、それぞれ随意に接着剤層があってよいことを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法。
15. 積層体が、自立保持性であるような剛性を有し、且つ同時に、冷間成形によって最終的な形状にされ得ることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか1項に記載の方法。
16. 集光器が全体で厚さ１ｍｍ〜２ｃｍ、好ましくは３ｍｍ〜１０ｍｍを有することを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の方法。
17. 光源からみて、少なくとも以下の層：
    ・ ＰＭＭＡを含有する、ＵＶ安定剤および防止剤含有プラスチック層、
    ・ 厚さ８０〜２００ｎｍを有する銀ミラー層構造、
    ・ 好ましくはＰＭＭＡからなる、支持層
    からなる集光器であって、且つ、該集光器が冷間加工を用いて最終的な形状にされたことを特徴とする集光器。
18. 光源から見て、以下の層：
    ・ 汚染防止および引掻耐性を改善する特性を有する表面塗装、
    ・ ＰＭＭＡを含有する、ＵＶ安定剤および防止剤含有プラスチック層、
    ・ 随意の接着剤層、
    ・ プライマー層、
    ・ 厚さ８０〜１３０ｎｍを有する銀の層、
    ・ 厚さ２５〜５０ｎｍを有する、銅またはニッケル／クロムからなる防食層、
    ・ 随意の接着剤層、
    ・ ＰＭＭＡからなるポリマー支持層
    からなる集光器であって、且つ、該集光器が冷間加工を用いて最終的な形状にされたことを特徴とする、請求項１７に記載の集光器。
19. 請求項１７または１８に記載の集光器の、パラボリックトラフ型コレクターにおけるパラボリックトラフとしての使用。
20. 請求項１７または１８に記載の集光器の、フレネルミラーコレクター、ヘリオスタット反射器またはソーラーディッシュ集光器ユニットにおける使用。
21. 請求項１７または１８に記載の集光器の、中規模もしくは小規模太陽熱ユニットにおける、極端に曲げられた形状での使用。
22. 請求項１７または１８に記載の集光器の、集光型光起電装置における放物面形状での使用。