太阳能聚光器用高分子反射膜专利技术分析

太阳能聚光器用高分子反射膜专利技术分析
太阳能是取之不尽用之不竭的资源。

太阳能的优势在于来源免费，而且不会产生温室气体，与其他形式的可再生能源，如风能相比，太阳能是来源最为丰富且最稳定的能源。

尤其在能源问题和环境问题日益突出的今天，太阳能开发利用已成为实现能源可持续发展的重点领域。

利用太阳能进行廉价发电是新能源研究的重点课题之一，其方法主要有两种：一种是把太阳能转为热能来发电，另一种是光伏发电。

而不管是太阳能热发电还是光伏发电，其中一种很重要的手段就是利用太阳能聚光器将太阳能辐射进行高效地反射和聚焦，从而提高单位面积的能量密度，以提高热发电和光伏发电的转换效率。

针对太阳能聚光器这一新的技术领域，目前国内外都进行了广泛的研究与开发，然而目前已经商业化的太阳能聚光器一般采用曲面玻璃或不锈钢为载体，在载体表面镀覆金属为反射层，然而在曲面玻璃或不锈钢上进行镀覆的工艺难以获得良好的表面，且载体本身具有重量大，不易安装支撑等缺点，因此，目前国内外的研究者将目光投入到高分子反射膜的研究上，其具有重量轻、造价低、易于运输和施工等优点，在太阳能聚光器上的应用具有相当广阔的前景。

本文通过检索国内外太阳能聚光器用高分子反射膜的相关专利，从专利角度研究分析了该领域国内外重要专利技术，从而得出国内高分子反射膜的研究热点和趋势。

1 国外高分子反射膜研究进展
目前国外致力于研究太阳能聚光器用高分子反射膜的国外公司主要集中在美国和日本。

其中1981年12月，美国明尼苏达州矿业与制造公司（Minnesota Mining and Manufacturing Company）首次发明了（US***-*****A）一种高分子基材的太阳能反射薄膜，其基材层为聚合物箔，具体采用了双轴拉伸聚酯作为其基材，在聚合物基材上真空镀铝形成反射层，
为了防止铝层在大气环境下的受到风雨的侵蚀以及氧化，在铝层上涂布一层由丙烯酸系树脂形成的薄膜。

1998年8月，美国堪萨斯州的中西部研究所（Midwest Research Institute）在上述基础上进行改进制备得到了一种太阳能银反射膜（US***-***** B1），在聚合物基材层上镀覆Ag反射层，并采用丙烯酸树脂薄膜覆盖在反射层表面以保护反射层，为了进一步提高薄膜的抗紫外线性能，在丙烯酸树脂薄膜上再覆盖一层含有UV吸收剂的丙烯酸紫外线吸收层，以提高反射膜的户外寿命。

2009年12月，美国3M创新有限公司（CN***-*****8 A）制备得到一种能反射可见-红外光区的宽带太阳能反射膜，其发明点主要在與采用了多层透光性树脂，如PMMA，PEN，PET等交替层叠，通过调节其膜层间厚度来调节透过太阳光的波长，将可见-红外光驱的光透过到反射层上，而防止紫外光区的光照射到反射层上加速反射层金属的损坏。

2010年12月，日本柯尼卡美能达株式会社（CN***-*****3A）采用树脂膜作为基材层，在基材层上设置一表面反射率为80%以上的反射层，反射层可以选自Al、Ag、Cr、Cu、Ni、Ti、Mg、Rh、Pt及Au 中的任意材料形成，从反射率、耐蚀性的观点考虑，优选以Al或Ag 作为主要成分；反射层上叠设有涂布硬涂层的透明薄膜层，为了防止环境中的物质化学或电化学性地侵蚀金属材料特别是Ag反射层，通常在反射层与透明薄膜层之间设置由聚硅氧烷改性树脂且含有硅烷偶联剂的抗腐蚀层，抗腐蚀层还能够提高反射层与透明薄膜层之间的密合性。

由此上述专利发展历程可知，国外在太阳能聚光用高分子反射膜的研究，主要着力于防止对薄膜伤害较大的紫外光透射，以及提高高分子反射膜户外耐久性等方面。

2 国内高分子反射膜研究进展
国内太阳能的利用起步较晚，在太阳能聚光器反射膜材料的研究主要着力于防止膜层之间的剥离，以及增加太阳光可见-红外光透射
率等方面。

2010年11月，东莞理工大学的徐勇军等以PET/PMMA为基材，采用Ag膜或Al膜作反射层、SiO2作为保护层，制备了一种太阳能反射薄膜材料（CN***-*****3A），为了提高反射层与高分子基材之间的黏附性能，在反射层与基材层之间还有Cu或Cr层作为过渡层。

2012年8月，上海永超真空镀铝有限公司（CN***-*****1A）在上述结构的太阳能反射薄膜的基材上，在保护层SiO2上层叠了一层透明高分子薄膜层，以及在高分子薄膜层上涂布了聚氨酯紫外光固化涂层，使其具有更强的户外耐久性和耐候性能。

3 结论
综上可知，高分子反射膜在太阳能聚光器系统的研究已经主要集中在以下三个方面，一是保护金属反射层，防止其受到外界环境的腐蚀和紫外光照，二是保护高分子反射膜层表面，提高其耐磨性及抗紫外光老化性能，三是提高各膜层之间的黏附性能，从而提高膜层的稳定性，使各膜层结合性能更好。