[发明专利]用于太阳能聚光器的玻璃基板上的硅菲涅尔透镜和制造方法

说明书

一种制造用于聚集电磁辐射的光学元件的方法，包括以下步骤：(a)提供第一透光玻璃基板(20)，其具有在使用中使电磁辐射入射的前表面以及与前表面相对的后表面；(b)向玻璃基板的后表面和/或前表面施加液态有机硅树脂(30)；(c)使液态有机硅树脂与模具接触，使得液态有机硅树脂采取模具的形状并且形成在玻璃基板的施加有液态有机硅树脂的表面上延伸的微结构；(d)使液态有机硅树脂固化，以形成具有微结构的透光有机硅覆层，其中玻璃表面在施加有机硅之前已被粗糙化。

技术领域

本发明涉及用于玻璃、特别是用于诸如在太阳能聚光器中使用的光学元件的覆层，并且涉及这些覆层对玻璃的粘附。特别地，覆层是具有光学效果的结构化覆层。本发明还涉及制造镀膜玻璃的方法、包括该镀膜玻璃作为光学元件的太阳能聚光器、太阳能聚光器的制造方法以及适用于生产具有光学效果的结构化覆层的模具的制造方法。

背景技术

在许多应用中，使用聚光器或透镜来聚集光。许多类型的透镜已得到了验证，例如传统的折射透镜、凹面反射透镜和菲涅耳透镜。在太阳能收集领域，已经描述了菲涅耳透镜和类似的透镜。这些透镜可用于通过反射(可选地还通过折射)来将光聚集于透镜的前(光入射)侧处的焦点、焦线或聚焦区，或者将穿过透镜的光折射到透镜的后表面处的焦点、焦线或聚焦区。这样的透镜的构造可以大致分为两组：一组是在不必透光的基板的前(光入射)侧上设置透镜结构和反射层，从而形成反射透镜；另一组的基板必须是透光的，并且透镜结构可以设置在透光基板的前表面和/或后表面上。在透镜的后表面上设置反射层的情况下，形成反射透镜；在不设置反射层的情况下，形成折射透镜。本发明涉及需要透光基板的透镜。

US4315671描述了一种用于聚集电磁辐射的透镜，其结合了反射特性和折射特性。在一个实施方式中，该透镜具有基本上平面的前(光入射)表面，并且在后表面上具有包括镜面覆层的倾斜部分。这允许通过透镜的反射性倾斜后表面所施加的反射角以及反射光穿过透镜的主体所产生的折射来引导反射光。其声称能够通过避免在透镜的前表面上使用镜面涂覆的倾斜表面而更容易地清洁透镜。

WO2015/081961描述了一种用于线性太阳能聚光器的光学元件，该元件包括透光聚合物箔，其在后表面上具有菲涅耳透镜镜面结构，并且可选地在前表面上具有抗反射层，该元件使垂直于聚合物箔的前表面的平面入射的光能够被反射并随后被折射，以使其横切于该元件的平面被引导，从而可以使用扁平元件代替抛物线形元件。该光学元件可以使用卷对卷工艺来制造。该光学元件在使用中用于被安装至太阳能聚光器的基板形成部分的前表面(即，光入射侧)。

US4385430描述了一种用于聚集太阳能的系统，其中菲涅耳反射器元件是通过塑料材料经由浇铸、成型、挤出或压花工艺并随后通过诸如真空沉积的方法对带槽表面进行金属化而形成的。特别地提到了丙烯酸菲涅尔条带。为了防止对形成菲涅耳反射器元件的塑料材料造成环境损害，建议将玻璃层通过粘合剂粘接到菲涅耳反射器的前(光入射)侧。菲涅耳反射器的后表面被粘附到诸如铝片的基板上，以降低组装成本并同时保持所需的刚性。

WO2017/149095描述了用于聚集太阳辐射的光学元件、用于光学元件的聚集用聚合物箔、该箔和元件的制造方法以及修复光学元件的方法。其中描述的光学元件解决了在使用一段时间后、在由于UV损害和/或风中灰尘或元件的清洗对元件的刮擦而使效率变差之后恢复光学元件的效率的需求。提供了一种包括可切换的粘合层的聚集用聚合物箔，其在初始箔的性能由于暴露于环境而降低时可从基板上移除并用新的聚集用聚合物箔替换。描述了透镜的布置，其中在透光基板的后表面上设置有透镜结构并且可选地还设置有反射层。