具有光伏電池和可見光透射反射器的建筑學(xué)制品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種建筑學(xué)制品，所述建筑學(xué)制品包括光伏電池和被定位用于將光反射到所述光伏電池上的可見光透射反射器。所述可見光透射反射器包括具有光學(xué)疊堆的多層光學(xué)膜，所述光學(xué)疊堆包括多個交替的具有不同折射率的第一和第二光學(xué)層。所述多層光學(xué)膜反射對應(yīng)于所述光伏電池的吸收帶寬的波長范圍內(nèi)的光的至少一部分。
【專利說明】具有光伏電池和可見光透射反射器的建筑學(xué)制品
[0001]相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002]本專利申請要求2011年5月9日提交的美國臨時專利申請N0.61/484，068的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容以全文引用方式并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]將光伏裝置和系統(tǒng)安裝和/或整合到商業(yè)和居住建筑內(nèi)是已知的。此類系統(tǒng)通常限于常規(guī)的屋頂型系統(tǒng)，所述屋頂型系統(tǒng)可具有有限的光伏能力和極低的美學(xué)吸引力。常規(guī)的屋頂型系統(tǒng)通常取決于支架系統(tǒng)，所述支架系統(tǒng)通常(例如)不適于以吸引人和便利的方式整合到豎直建筑物面內(nèi)并且在其他構(gòu)型中也可具有有限的適合性。
[0004]在聚光型光伏應(yīng)用中，通過使用常規(guī)的太陽能聚光反射鏡來將寬帶太陽能引導(dǎo)到光伏電池或太陽能熱傳遞元件上。然而，從太陽能聚光反射鏡反射到太陽能元件上的某些波長的電磁輻射會對太陽能元件產(chǎn)生不利影響。例如，紅外光譜中的某些波長可使某些光伏電池的溫度不利地升高。這樣，光伏電池可損失效率，并隨時間推移會因過度的熱暴露而劣化。長期暴露于紫外(UV)光通常也會導(dǎo)致光伏電池的組件過早劣化。一些太陽能聚光反射鏡已在國際專利申請公開N0.W02009/140493 (Hebrink等人)中有所公開，所述太陽能聚光反射鏡反射對應(yīng)于選定太陽能電池的吸收帶寬的波長并且透射或吸收此帶寬之外的光的絕大部分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及包括光伏電池和可見光透射反射器的建筑學(xué)制品。可見光透射反射器可被設(shè)計用于將特定帶寬的光聚集到選定的太陽能電池上。所述建筑學(xué)制品通常適于整合到建筑物或其他結(jié)構(gòu)內(nèi)。例如，所述建筑學(xué)制品可為窗、天窗、復(fù)蓋物或局部復(fù)蓋物(例如，屋頂或遮篷)、中庭、門、或者它們的組合。有利的是，當(dāng)所述建筑學(xué)制品作為建筑物或結(jié)構(gòu)的部分進(jìn)行安裝時，可見光透射反射器允許可見光進(jìn)入建筑物或結(jié)構(gòu)內(nèi)(即，其允許采光)。根據(jù)美學(xué)要求，可見光透射反射器可看起來為無色的或著色的。在一些實施例中，當(dāng)在零度視角下觀察而非在斜角下觀察時，可見光透射反射器可看起來具有不同的顏色。
[0006]在一個方面，本發(fā)明提供了包括光伏電池和可見光透射反射器的建筑學(xué)制品，所述光伏電池具有吸收帶寬，所述可見光透射反射器被定位用于將光反射到光伏電池上?？梢姽馔干浞瓷淦靼ň哂泄鈱W(xué)疊堆的多層光學(xué)膜，所述光學(xué)疊堆包括多個交替的具有不同折射率的第一和第二光學(xué)層。多層光學(xué)膜反射對應(yīng)于光伏電池的吸收帶寬的波長范圍內(nèi)的光的至少一部分。
[0007]在本專利申請中:
[0008]諸如“一個”、“一種”和“所述”這樣的術(shù)語并非旨在指單數(shù)個體，而是包括一般類另O，其中的具體例子可用來作舉例說明。術(shù)語“一個”、“一種”和“所述”可以與術(shù)語“至少
一種”互換使用。
[0009]由包括兩個或更多個項目的列表后隨的短語“至少一(個)種”是指列表中項目的任一個以及列表中兩個或更多個項目的任意組合。
[0010]術(shù)語“光”是指電磁輻射，無論對于人的肉眼是否可見。
[0011]術(shù)語“聚合物”是指基本上由一種或多種重復(fù)單體單元組成的大分子化合物，或者基本上由一種或多種類似重復(fù)單體單元組成的大分子化合物的混合物。
[0012]除非另外指明，否則所有數(shù)值范圍均包括它們的端點以及端點之間的非整數(shù)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]結(jié)合附圖，參考以下對本發(fā)明的多個實施例的詳細(xì)說明，可更全面地理解本發(fā)明，其中:
[0014]圖1是作為結(jié)構(gòu)的覆蓋物安裝的本發(fā)明的建筑學(xué)制品的示例性實施例的示意性側(cè)視圖；
[0015]圖1a是根據(jù)本發(fā)明的建筑學(xué)制品的示例性實施例的透視圖；
[0016]圖2是作為結(jié)構(gòu)的覆蓋物安裝的本發(fā)明的建筑學(xué)制品的另一個示例性實施例的示意圖；并且
[0017]圖3是作為結(jié)構(gòu)的覆蓋物安裝的本發(fā)明的建筑學(xué)制品的另一個示例性實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]根據(jù)本發(fā)明的建筑學(xué)制品包括可見光透射反射器，所述可見光透射反射器包括具有光學(xué)疊堆的多層光學(xué)膜，所述光學(xué)疊堆包括多個交替的具有不同折射率的第一和第二光學(xué)層。具有至少一種第一聚合物和一種第二聚合物的交替層的常規(guī)多層光學(xué)膜可用于制造可見光透射反射器。通過選擇具有適當(dāng)折射率的適當(dāng)層對、層厚、和/或?qū)訉?shù)量，光學(xué)疊堆可被設(shè)計用于透射或反射所需波長的光。
[0019]通過適當(dāng)?shù)剡x擇第一光學(xué)層和第二光學(xué)層，本文所公開的建筑學(xué)制品中的反射器可被設(shè)計用于反射或透射所需帶寬的光。在光學(xué)疊堆中的光學(xué)層之間的每個界面處產(chǎn)生反射，所述層分別具有不同的折射率Ii1和112。在相鄰光學(xué)層的界面處不反射的光通常穿過連續(xù)的層并且在隨后的光學(xué)層中被吸收，在隨后的界面處反射或者完全透射通過光學(xué)疊堆。通常，將給定層對中的光學(xué)層選擇為(例如)需要反射性的那些光波長基本上透明。在層對界面處未被反射的光傳送至下一層對界面，在此處光的一部分被反射并且未反射光繼續(xù)前進(jìn)，如此類推。增加光學(xué)疊堆中的光學(xué)層數(shù)可提供更大的光學(xué)功率。以此方式，具有多個光學(xué)層的光學(xué)層疊堆能夠產(chǎn)生高度反射性。例如，如果層對之間的折射率較小，則光學(xué)疊堆可能達(dá)不到所需的反射率，但通過增加層對數(shù)就可以實現(xiàn)足夠的反射率。在本發(fā)明的一些實施例中，光學(xué)疊堆包括至少2個第一光學(xué)層和至少2個第二光學(xué)層、至少5個第一光學(xué)層和至少5個第二光學(xué)層、至少50個第一光學(xué)層和至少50個第二光學(xué)層、至少200個第一光學(xué)層和至少200個第二光學(xué)層、至少500個第一光學(xué)層和至少500個第二光學(xué)層、或者至少1000個第一光學(xué)層和至少1000個第二光學(xué)層。通常，第一光學(xué)層的至少一部分和第二光學(xué)層的至少一部分緊密接觸。
[0020]通常，相鄰光學(xué)層的界面的反射率與反射波長下第一光學(xué)層和第二光學(xué)層上的折射率差值的平方成正比。層對之間的折射率的絕對差值(Ii1-1i2)通常為0.1或更大。第一光學(xué)層和第二光學(xué)層之間較高的折射率差值可用于(例如)提供較高的光學(xué)功率(如，反射性)，因此能夠獲得較大的反射帶寬。然而，在本發(fā)明中，取決于所選擇的層對，層對之間的絕對差值可小于0.20、小于0.15、小于0.10、小于0.05或者甚至小于0.03。
[0021]每個層的厚度均可通過改變反射量或變動反射波長范圍來影響光學(xué)疊堆的性能。光學(xué)層通常具有待反射波長的約四分之一的平均單個層厚度、以及待反射波長的約二分之一的層對厚度。光學(xué)層各自可以是四分之一波長厚，或者光學(xué)層可以具有不同的光學(xué)厚度，只要層對的光學(xué)厚度之和為波長的一半(或其倍數(shù))。例如，為了反射800納米(nm)的光，平均單個層厚度將為約200nm，并且平均層對厚度將為約400nm。第一光學(xué)層和第二光學(xué)層可具有相同的厚度。作為另外一種選擇，光學(xué)疊堆可包括具有不同厚度的光學(xué)層以增加反射波長范圍。具有多于兩個層對的光學(xué)疊堆可包括具有不同光學(xué)厚度以在波長范圍上提供反射性的光學(xué)層。例如，光學(xué)疊堆可包括單獨進(jìn)行調(diào)節(jié)以實現(xiàn)具有特定波長的垂直入射光的最佳反射的層對，或者可包括反射較大帶寬上的光的層對厚度的梯度。特定層對的垂直反射率主要取決于各個層的光學(xué)厚度，其中光學(xué)厚度定義為層的實際厚度與其折射率的乘積。從光學(xué)層疊堆反射的光的強度隨其層對的數(shù)量和各個層對中的光學(xué)層的折射率差而變化。比率Ii1Cl1/Oi1C^n2(I2)(常常稱為“f_比”)與給定層對在指定波長下的反射率有關(guān)。在f-比中，H1和H2為層對中的第一光學(xué)層和第二光學(xué)層在指定波長下的相應(yīng)折射率，并且Cl1和(12為層對中的第一光學(xué)層和第二光學(xué)層的相應(yīng)厚度。通過適當(dāng)選擇折射率、光學(xué)層厚度、和f比，可對第一級反射的強度實施某種程度的控制。
[0022]可使用公式λ /2=11^!+--來調(diào)節(jié)光學(xué)層以反射法向入射角下的波長λ的光。在其它角度處，層對的光學(xué)厚度取決于穿過組合光學(xué)層的距離(其大于層的厚度)和光學(xué)層的三個光軸中至少兩個光軸上的折射率。
[0023]可用于本文所公開的可見光透射反射器的多層光學(xué)膜中的光學(xué)疊堆通常全部或大部分包括四分之一波膜疊堆。在這種情況下，控制光譜需要控制薄膜疊堆內(nèi)的層厚分布。通過結(jié)合用顯微鏡技術(shù)獲得的層分布信息使用美國專利N0.6，783，349 (Neavin等人)中教導(dǎo)的軸桿設(shè)備來調(diào)節(jié)此類光學(xué)疊堆的層厚度分布，從而得到改善的光譜特性。
[0024]層厚度分布控制的基本方法涉及根據(jù)目標(biāo)層厚度分布和所測量層厚度分布的差異來調(diào)整軸桿區(qū)功率設(shè)置。調(diào)節(jié)給定反饋區(qū)域中的層厚度值所需的軸桿功率的增加首先會以該加熱器區(qū)域中生成層的所得厚度的每納米變化的熱輸入(瓦特)來校準(zhǔn)。使用針對275個層的24個軸棒區(qū)可以實現(xiàn)光譜的精密控制。一旦經(jīng)過校準(zhǔn)，就可以在給定目標(biāo)分布和所測量分布的情況下計算所需的功率調(diào)整。可以重復(fù)該程序直到兩種分布一致。
[0025]用于提供具有受控的光譜的多層光學(xué)膜的理想技術(shù)包括使用軸桿加熱器控制共擠出聚合物層的層厚度值，如美國專利N0.6，783，349 (Neavin等人)中所教導(dǎo)的；通過使用層厚度測量工具(如，原子力顯微鏡、透射型電鏡、或掃描電鏡)，在制備期間適時地反饋層厚度分布；用于產(chǎn)生所需的層厚度分布的光學(xué)建模；以及基于所測層分布與所需層分布之間的差值來進(jìn)行軸桿調(diào)節(jié)。
[0026]光學(xué)疊堆的層厚度分布(層厚度值)可被調(diào)節(jié)為大致線性分布，其中第一(最薄)光學(xué)層被調(diào)節(jié)為對于所需反射帶寬的左譜帶邊緣具有約四分之一波光學(xué)厚度(折射率X物理厚度)并且漸變成最厚層，所述最厚層可被調(diào)節(jié)為對于所需反射帶寬的右譜帶邊緣具有約四分之一波厚光學(xué)厚度。在一些實施例中，將兩個或更多個具有不同反射譜帶的多層光學(xué)膜層合在一起，以加寬反射譜帶。
[0027]光學(xué)層的雙折射(如，通過拉伸弓I起)可增加層對中的光學(xué)層的折射率差。根據(jù)(例如)光學(xué)層數(shù)、f_比率和折射率，包括以兩個相互垂直的面內(nèi)軸取向的層對的光學(xué)疊堆為高效的反射器，所述反射器能夠反射極高百分比的入射光。
[0028]本文所公開的建筑學(xué)制品中的反射器透射可見光。S卩，透射400至700納米范圍內(nèi)的波長的至少一部分。“至少一部分”是指不僅包括400至700納米的整個波長范圍，而且包括波長的一部分，例如至少25nm、50nm、lOOnm、150nm、或200nm的帶寬。在這些實施例中，可在多層光學(xué)膜的法角下或者在45或60度的偏轉(zhuǎn)角下測量透射率。在一些實施例中，多層光學(xué)膜在垂直于該多層光學(xué)膜的角度下具有至少45、50、60、70、80、85、90、92、或95%的平均可見光透射率。在一些實施例中，多層光學(xué)膜在O度入射角(即，垂直于膜的角度)下對于選自400納米至500納米、400納米至600納米、和400納米至700納米的波長范圍具有至少45、50、60、70、80、85、90、92、或95%的平均可見光透射率。
[0029]在多個光伏組件構(gòu)造(如，常規(guī)屋頂組件)中，不需要透射可見光。例如，屋頂上的太陽能背板或反射器通常形成在不透明基底上。在一些應(yīng)用中(包括聚光型光伏應(yīng)用)，可視為有利的是反射器(聚光反射鏡)反射可被光伏電池使用的光的大部分，所述光伏電池往往會吸收可見光范圍內(nèi)的光。例如，國際專利申請公開N0.2009/140493 (Hebrink等人)公開了可用作太陽能聚光反射鏡的多層膜，所述多層膜將對應(yīng)于太陽能電池的吸收帶寬的整個波長范圍上的平均光的至少絕大部分反射到太陽能電池上。相比之下，本發(fā)明的反射器反射被光伏電池吸收的范圍內(nèi)的波長并且還透射可見光，所述可見光可用于(例如)建筑物或結(jié)構(gòu)內(nèi)的采光。
[0030]本文所公開的可見光透射反射器中的多層光學(xué)膜可被設(shè)計用于在可見光范圍(如，600至700nm的范圍)內(nèi)或在紅外范圍(如，700至900nm的范圍)內(nèi)從透射轉(zhuǎn)換成反射。使膜從透射轉(zhuǎn)換成反射的波長稱為左譜帶邊緣。在一些實施例中，多層光學(xué)膜為色移膜。色移膜隨視角的變化而改變顏色。例如，如果多層光學(xué)膜的左譜帶邊緣為約650納米，則相對于白色背景而言，膜在零度視角下可看起來為青色的并且在45至60度的偏轉(zhuǎn)視角下可看起來為鈷藍(lán)色的。又如，如果多層光學(xué)膜的左譜帶邊緣為約720納米，則相對于白色背景而言，膜在零度視角下可看起來為無色的并且在45至60度的偏轉(zhuǎn)視角下可看起來為青色的。對于窄透射譜帶(即，約IOOnm或更小范圍內(nèi)的透射譜帶)而言，可在連續(xù)較大的入射角下觀察到多種顏色。有關(guān)色移膜的其他細(xì)節(jié)可見于(例如)美國專利N0.6，531，230 (Weber等人)和N0.6，045，894 (Jonza等人)中。色移膜除了提供可用的采光之外還可提供具有獨特和吸引人的外觀的可見光透射反射器。
[0031 ] 在根據(jù)本發(fā)明的建筑學(xué)制品中，可見光透射反射器反射對應(yīng)于光伏電池的吸收帶寬的波長范圍內(nèi)的光的至少一部分?！爸辽僖徊糠帧卑ㄖT如至少25nm、50nm、lOOnm、150nm、或200nm之類的帶寬。合適的光伏電池包括已利用多種半導(dǎo)體材料開發(fā)的那些。各類型的半導(dǎo)體材料將具有特性帶隙能，所述帶隙能使其在光的某些波長下最有效地吸收光，或者更準(zhǔn)確地說，在一部分太陽光譜上吸收電磁輻射。可用于制備光伏電池的示例性合適材料及其光伏光吸收譜帶邊緣波長包括:晶體娃單結(jié)(約400nm至約1150nm)、非晶娃單結(jié)(約300nm至約720nm)、帶狀娃(約350nm至約1150nm)、銅銦鎵硒化物(CIGS)(約350nm至約llOOnm)、締化鎘(CdTe)(約400nm至約895nm)、和砷化嫁(GaAs)多結(jié)(約350nm至約1750nm)。光伏電池也可為雙面電池或染料敏化電池。在一些實施例中，光伏電池為晶體硅單結(jié)電池、帶狀硅電池、CIGS電池、GaAs多結(jié)電池、或CdTe電池。在一些實施例中，光伏電池為晶體硅單結(jié)電池、帶狀硅電池、CIGS電池、或GaAs電池。在一些實施例中，光伏電池為晶體硅單結(jié)電池。一直在開發(fā)適用于制備光伏電池的新材料。在一些實施例中，光伏電池為有機(jī)光伏電池。在這些實施例的一些中，有機(jī)光伏電池為透明的，這可有益于本文所公開的建筑學(xué)制品的采光。
[0032]通常，在根據(jù)本發(fā)明的建筑學(xué)制品中，對應(yīng)于光伏電池的吸收帶寬的波長范圍內(nèi)的光的至少一部分包括近紅外波長和任選較長可見光波長的光。在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明的可見光透射反射器反射位于650nm至1100nm、650nm至1500nm、875nm至llOOnm、或900nm至1500nm的波長范圍的至少一部分中的光。對于這些波長范圍中的任何一者而言，可見光透射反射器在法向入射角下可具有至少30、40、50、60、70、80、90、95、97、98、或99%的平均反射率。可見光透射反射器被定位用于將所需帶寬的光反射到光伏電池上。在一些實施例中，對應(yīng)于光伏電池的吸收帶寬的波長范圍之外的光穿過可見光透射反射器并且不反射到光伏電池上。在其它實施例中，對應(yīng)于光伏電池的吸收帶寬的波長范圍之外的光中的一些被可見光透射反射器吸收，如下文所述。所選擇的多層光學(xué)膜反射匹配選定光伏電池的波長范圍內(nèi)的光的至少一部分同時降低不利于光伏電池的輻射，因此能夠顯著地增強光伏電池的可操作效率。
[0033]本文所公開的可見光透射反射器包括具有不同折射率的第一和第二光學(xué)層。通常，第一和第二光學(xué)層為聚合物層。在本文中，術(shù)語“聚合物”將理解為包括均聚物和共聚物，以及可通過例如共擠出法或通過包括酯交換反應(yīng)在內(nèi)的反應(yīng)而形成可混溶共混物的聚合物或共聚物。術(shù)語“聚合物”和“共聚物”包括無規(guī)共聚物和嵌段共聚物兩者。本文所述的第一光學(xué)層中的聚合物相比于第二光學(xué)層中的聚合物具有更高的折射率。在一些實施例中，用于第一光學(xué)層的聚合物的可用類型包括聚酯和聚碳酸酯。
[0034]聚酯可衍生自(例如)內(nèi)酯的開環(huán)加聚反應(yīng)或者二羧酸(或其衍生物，例如(如)，二酰鹵或二酯)與二醇的縮合反應(yīng)。示例性的二羧酸包括2，6-萘二甲酸；對苯二甲酸；間苯二甲酸；鄰苯二甲酸；壬二酸；己二酸；癸二酸；降冰片烯二羧酸；雙環(huán)辛烷二羧酸；1，6-環(huán)己烷二羧酸；叔丁基間苯二甲酸；偏苯三酸；間苯二甲酸磺酸鈉；4，4'-聯(lián)苯二羧酸。這些酸的酰鹵和低級烷基酯(例如甲基或乙基酯)也可用作官能化等同物。在此上下文中，術(shù)語“低級烷基”是指具有一個至四個碳原子的烷基。示例性的二醇包括乙二醇；丙二醇、1，4-丁二醇；1，6-己二醇；新戊二醇；聚乙二醇二甘醇；三環(huán)癸二醇；1，4-環(huán)己烷二甲醇、降莰二醇；二環(huán)辛二醇；三羥甲基丙烷；季戊四醇；1，4-苯二甲醇；雙酚A ;1，8- 二羥基聯(lián)苯；以及1,3-雙(2-羥基乙氧基)苯。
[0035]在一些實施例中，第一光學(xué)層包含雙折射聚合物。可用于形成雙折射光學(xué)層的示例性聚合物包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET);聚萘二甲酸2，6-乙二醇酯(PEN);衍生自萘二甲酸、其他二羧酸、和二醇的共聚酯(coPEN)(如，通過90當(dāng)量萘二甲酸二甲酯、10當(dāng)量對苯二甲酸二甲酯、和100當(dāng)量乙二醇共縮合衍生的聚酯)；衍生自諸如描述于美國專利N0.6，449，093B2 (Hebrink 等人)或美國專利申請公開 N0.2006/0084780A1 (Hebrink 等人)中的那些的對苯二甲酸的共聚酯；衍生自諸如描述于美國專利N0.6，352，761 (Hebrink等人)和N0.6，449，093 (Hebrink等人)中的那些的PEN(CoPEN)的共聚物；聚醚酰亞胺；聚酯/非聚酯組合?’聚2，6-萘二甲酸丁二醇酯(PBN);改性的聚烯烴彈性體、熱塑性彈性體；熱塑性聚氨酯(TPU);和可用于(例如)他們的低UV光吸光度的間同立構(gòu)聚苯乙烯(SPS);以及它們的組合。
[0036]在一些實施例中，第一光學(xué)層包含丙烯酸類樹脂(如，聚(甲基丙烯酸甲酯)PMMA))、聚烯烴(如，聚丙烯)、環(huán)烯烴共聚物、或者它們的組合。例如，當(dāng)?shù)诙鈱W(xué)層包含含氟聚合物時，這些實施例可為可用的。
[0037]可用于第一光學(xué)層的示例性的特定聚合物產(chǎn)品包括得自(例如)田納西州金斯波特市伊斯曼化學(xué)公司(Eastman Chemical Company, Kingsport, Tenn.)的具有 0.74dL/g 的特性粘度的PET和(例如)以商品 名“CP71”和“CP80”得自特拉華威爾明頓市英力士丙烯酸公司(IneosAcrylics, Inc., Wilmington, DE)的 PMMA。
[0038]多層光學(xué)膜的第二光學(xué)層可由(例如)多種聚合物制成。第二光學(xué)層中的聚合物可具有與第一光學(xué)層中的聚合物相容的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。在一些實施例中，第二光學(xué)層中的聚合物的折射率類似于可用于制備第一光學(xué)層的雙折射聚合物的各向同性折射率?？捎糜诘诙鈱W(xué)層中的示例性的可熔融加工的聚合物包括:聚酯(如，可從田納西州金斯波特市伊斯曼化學(xué)公司(Eastman Chemical Company, Kingsport, Tenn.)的商購獲得的聚對苯二甲酸環(huán)己二甲酯)?’聚砜;聚氨酯；聚酰胺；聚酰亞胺；聚碳酸酯；聚二甲基硅氧烷；聚二有機(jī)硅氧烷-聚乙二酰嵌段共聚物(OTP)，例如，描述于美國專利申請公開N0.2007/0148474A1(Leir等人)和N0.2007/0177272A1 (Benson等人)中的那些；含氟聚合物，包括均聚物如聚偏二氟乙烯(PVDF)，共聚物如四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物(THV)，六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的共聚物(HTE);四氟乙烯和降冰片烯的共聚物；乙烯和四氟乙烯的共聚物(ETFE);乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物(EVA);乙烯和三氟氯乙烯的共聚物(ECTFE)，含氟彈性體；丙烯酸類樹脂，例如PMMA (如，以商品名“CP71”和“CP80”得自英力士丙烯酸公司(Ineos Acrylics)的PMMA)和甲基丙烯酸甲酯的共聚物(coPMMA)(如，由75重量％的甲基丙烯酸甲酯和25重量％的丙烯酸乙酯制成的coPMMA (以商品名“PERSPEX CP63””得自英力士丙烯酸公司(Ineos Acrylics, Inc.)和由甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯形成的coPMMA);苯乙烯系聚合物；醋酸乙烯酯共聚物(如，乙烯-醋酸乙烯共聚物)；乙烯和環(huán)烯烴的共聚物(COC) ;PMMA和PVDF (如，以商品名“S0LEF”得自德克薩斯州休斯頓市蘇威聚合物公司(Polymers, Inc., Houston, Tex.))的共混物;聚烯烴共聚物，例如，以商品名“ENGAGE8200”得自密歇根州米德蘭市陶氏化學(xué)公司(Dow Chemical C0.,Midland, Ml)的聚(乙烯-Co-辛烯)(PE-PO)、以商品名“Z9470”得自德克薩斯州達(dá)拉斯市國際泳聯(lián)石油化工有限公司(Fina Oil and Chemical C0., Dallas, TX)的聚(丙烯-co_ 乙烯)(PPPE)、以及以商品名“REXFLEX Will”得自猶他州鹽湖城亨斯邁化學(xué)公司(Huntsman Chemical Corp., SaltLake City, UT)的無規(guī)聚丙烯(aPP)和等規(guī)聚丙烯(iPP)的共聚物；以及它們的組合。第二光學(xué)層還可由官能化聚烯烴制得，例如線性低密度聚乙烯-g-馬來酸酐(“LLDPE-g-MA”)(如，以商品名“BYNEL 4105”得自特拉華州威爾明頓市杜邦公司(E.1.du Pont de Nemours& C0.，Inc.，Wilmington, DE))或者此聚合物與上述其他物質(zhì)的共混物。
[0039]在一些實施例中，適用于第二光學(xué)層的聚合物組合物包括PMMA、CoPMMA、聚二甲基硅氧烷草酰胺基鏈段共聚物(SPOX)、含氟聚合物(包括諸如PVDF之類的均聚物以及諸如衍生自四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯(THV)的那些之類的共聚物)、PVDF和PMMA的共混物、丙烯酸酯共聚物、苯乙烯、苯乙烯共聚物、硅氧烷共聚物、聚碳酸酯、聚碳酸酯共聚物、聚碳酸酯共混物、聚碳酸酯和苯乙烯馬來酸酐的共混物、以及環(huán)烯烴共聚物。在一些實施例中，第二光學(xué)層包含聚(甲基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸甲酯與其他丙烯酸酯單體的共聚物、或者聚(甲基丙烯酸甲酯)與聚(偏二氟乙烯)的共混物。
[0040]用于制備多層光學(xué)膜的聚合物組合物的選擇將取決于將被反射到所選光伏電池上的所需帶寬。第一和第二光學(xué)層中的聚合物之間的較高折射率差產(chǎn)生較大的光學(xué)功率，因而允許較大的反射帶寬?；蛘?，可采用附加層來提供更大的光學(xué)功率。第一和第二聚合物層的示例性可用組合包括聚對苯二甲酸乙二醇酯與四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯的共聚物；聚對苯二甲酸乙二醇酯與聚二甲基硅氧烷草酰胺基鏈段共聚物；聚對苯二甲酸乙二醇酯與聚(甲基丙烯酸甲酯)；聚對苯二甲酸乙二醇酯與聚偏二氟乙烯和聚(甲基丙烯酸甲酯)共混物；聚萘二甲酸2，6-乙二醇酯與四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯的共聚物；聚萘二甲酸2，6-乙二醇酯與聚二甲基硅氧烷草酰胺基鏈段共聚物；聚萘二甲酸2,6-乙二醇酯與聚(甲基丙烯酸甲酯)；聚對苯二甲酸乙二醇酯與甲基丙烯酸甲酯的共聚物；聚萘二甲酸2，6-乙二醇酯與甲基丙烯酸甲酯的共聚物；聚萘二甲酸2，6-乙二醇酯與聚(甲基丙烯酸甲酯)的共聚物；聚萘二甲酸2，6-乙二醇酯的共聚物與聚二甲基硅氧烷草酰胺基鏈段共聚物；間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯與聚二甲基硅氧烷草酰胺基鏈段共聚物；間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯與四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯的共聚物；聚萘二甲酸2，6-乙二醇酯的共聚物與四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯的共聚物；聚對苯二甲酸乙二醇酯與含氟彈性體；間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯與含氟彈性體；聚萘二甲酸2，6-乙二醇酯的共聚物與含氟彈性體；以及聚(甲基丙烯酸甲酯)與四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯的共聚物。
[0041]有關(guān)材料選擇以及光學(xué)疊堆和多層光學(xué)膜的制備的其他考慮因素在美國專利N0.5，552，927 (Wheatley 等人)；N0.5，882，774 (Jonza 等人)；N0.6，827，886 (Neavin 等人)；N0.6，830，713 (Hebrink等人)；和N0.7，141，297 (Condo等人)；以及國際專利申請公開 N0.W02010/078289 (Hebrink 等人)中有所描述。
[0042]在一些實施例中，可見光透射反射器包括施用到多層光學(xué)膜的至少一個表面上的紫外光保護(hù)層(UV保護(hù)層)。在一些實施例中，可將UV保護(hù)層施用到兩個表面上。UV保護(hù)層通常屏蔽多層光學(xué)膜以免經(jīng)受可引起劣化的UV輻射。具體地講，280nm至400nm的紫外線輻射可引起塑料的劣化，這進(jìn)而引起顏色變化和機(jī)械性能變差。抑制光致氧化劣化對于需要長期耐久性的戶外應(yīng)用而言是有益的。聚對苯二甲酸乙二醇酯對UV光的吸收(例如，從360nm左右開始)在低于320nm時顯著增加，而在低于300nm時非常突出。聚萘二甲酸乙二醇酯強烈吸收310-370nm范圍內(nèi)的UV光，吸收尾部延伸至約410nm，并且吸收最大值出現(xiàn)在352nm和337nm處。鏈斷裂發(fā)生在存在氧氣的情況下，并且主要光致氧化產(chǎn)物為一氧化碳、二氧化碳和羧酸。除了酯基團(tuán)的直接光解外，還必須考慮氧化反應(yīng)，其經(jīng)由過氧化物自由基同樣形成二氧化碳。
[0043]可用的UV保護(hù)層可通過反射UV光、吸收UV光、散射UV光、或它們的組合來屏蔽多層光學(xué)膜?？捎玫腢V保護(hù)層可包含能夠長期經(jīng)受UV輻射同時能夠反射、散射、或吸收UV輻射的聚合物或聚合物組合。此類聚合物的非限制例子包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、有機(jī)硅熱塑性塑料、含氟聚合物及其共聚物、以及它們的共混物。示例性的UV保護(hù)層包含聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚偏二氟乙烯的共混物。[0044]可將多種可選添加劑加入UV保護(hù)層中，以幫助其保護(hù)多層光學(xué)膜的功能。添加劑的非限制例子包括選自紫外光吸收劑、受阻胺光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、及其組合的一種或多種化合物。
[0045]UV穩(wěn)定劑(例如，UV吸收劑)是可以干預(yù)光致劣化的物理及化學(xué)過程的化學(xué)化合物。因此，可通過使用包含UV吸收劑的保護(hù)層有效地阻擋UV光，來防止聚合物由于UV輻射而光致氧化。UV吸收劑通常以能吸收至少70%、通常80%、更通常大于90%、或者甚至大于99%的180nm至400nm波長范圍的入射光的量包含在UV吸收層中。UV吸收劑可為紅移UV吸收劑，所述紅移UV吸收劑在長波UV區(qū)域中具有增大的光譜覆蓋率，使其能夠阻擋可造成聚酯泛黃的長波長UV光。通常，UV保護(hù)層厚度為10微米至500微米，但在一些應(yīng)用中可使用更厚和更薄的UV吸收層。通常，UV吸收劑以2重量％至20重量％的量存在于UV吸收層中，但在一些應(yīng)用中還可使用更低和更高的量。在一些實施例中，紫外光保護(hù)層包含聚(偏二氟乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、和紫外光吸收劑。
[0046]一種示例性的UV吸收劑為苯并三唑化合物，5-三氟甲基-2-(2-羥基_3_ α -異丙苯基-5-叔辛基苯基)-2Η-苯并三唑。其他示例性的苯并三唑包括2- (2-羥基-3，5- 二 - α -異丙苯基苯基)-2Η-苯并三唑、5-氯_2_(2_羥基_3_叔丁基-5-甲基苯基)-2Η-苯并三唑、5-氯-2-(2-羥基-3，5- 二-叔丁基苯基)-2H_苯并三唑、2-(2-羥基-3，5- 二-叔戊基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2-羥基-3-α -異丙苯基-5-叔辛基苯基)-2Η-苯并三唑、和2- (3-叔丁基-2-羥基-5-甲基苯基)-5-氯-2Η-苯并三唑。其他的示例性UV吸收劑包括2-(4，6- 二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)_5_己基氧基-酚(以商品名“CGXUVA006”得自紐約弗朗漢姆公園巴斯夫公司(BASF, Florham Park, NJ)的二苯基三嗪)、和以“TINUVIN 1577”和“TINUVIN 900”得自紐約州塔里敦市汽巴特種化學(xué)品公司(Ciba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, N.Y.)的那些。另外，UV 吸收劑可與受阻胺光穩(wěn)定劑(HALS)和/或抗氧化劑聯(lián)合使用。示例性的HALS包括以“CHIMASS0RB 944”和“TINUVIN 123”得自汽巴特種化學(xué)品公司(Ciba Specialty Chemicals Corp.)的那些。示例性的抗氧化劑包括以“IRGAN0X 1010”和“ULTRAN0X 626”得自汽巴特種化學(xué)品公司(Ciba Specialty Chemicals Corp.)的那些。
[0047]UV吸收層中可包括其他添加劑。非色素性微粒氧化鋅和氧化鈦也可用作UV吸收層中的阻擋或散射添加劑。例如，可將某些納米級粒子分散于聚合物或涂布基底中，以使紫外線輻射劣化程度最小。納米粒子對可見光是透明的，同時散射或吸收有害的UV輻射，從而減少對熱塑性塑料的損害。美國專利N0.5，504, 134 (Palmer等人)(例如)描述了通過使用直徑在約0.001微米至約0.20微米范圍內(nèi)、并且在一些實施例中在約0.01微米至約0.15微米范圍內(nèi)粒度范圍的金屬氧化物粒子來減弱因紫外線輻射引起的聚合物基底劣化。美國專利N0.5，876，688 (Laundon)描述了用于制備微粉化氧化鋅粒子的方法，所述微粉化氧化鋅粒子足夠小從而在作為UV阻擋劑和/或散射劑摻入到油漆、涂料、面漆、塑料制品、化妝品中時是透明的。這些可減弱紫外線輻射的粒度在IOnm至IOOnm范圍內(nèi)的細(xì)小粒子(例如，氧化鋅和氧化鈦)可從(例如)新澤西州南普倫菲爾德市科博產(chǎn)品公司(KoboProducts, Inc., South Plainfield, NJ)商購獲得。阻燃劑也可作為添加劑摻入到UV吸收層中。
[0048]紫外光保護(hù)層的厚度取決于由Beer-Lambert定律計算的特定波長下的光密度目標(biāo)。在典型的實施例中，紫外光吸收層的光密度在380nm下大于3.5 ;在390nm下大于1.7 ；在400nm下大于0.5。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，光密度在制品的長使用壽命期間必須保持相當(dāng)恒定，以便提供預(yù)期的保護(hù)功能。
[0049]在一些實施例中，紫外光保護(hù)層為多層紫外光反射鏡(多層UV反射鏡)。多層UV反射鏡反射UV光；例如，UV光在法向入射角下被反射的至少一部分為至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、或95%。多層紫外光反射鏡通常為如下多層光學(xué)膜,所述多層光學(xué)膜反射約350nm至約400nm、或者在一些實施例中300nm至400nm的光波長。在一些實施例中，這些波長包括在光伏電池的吸收帶寬內(nèi)?？筛鶕?jù)上文所述的用于制備多層光學(xué)膜的技術(shù)來制備多層紫外光反射鏡，不同的是用于層對(如，在一些實施例中，第三和第四光學(xué)層)的聚合物、層厚、和層的數(shù)量被選擇用于反射UV光。制備多層光學(xué)膜的聚合物通常被選擇為使其不吸收300nm至400nm范圍內(nèi)的UV光?？捎糜谥苽涠鄬覷V反射鏡的示例性的合適聚合物對包括聚對苯二甲酸乙二醇酯與四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯共聚物；聚(甲基丙烯酸甲酯)與四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯共聚物；聚對苯二甲酸乙二醇酯與SPOX ;聚(甲基丙烯酸甲酯)與SPOX ;間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯與四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯共聚物；間規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯與SPOX ;改性的聚烯烴共聚物(如，EVA)與四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯共聚物；熱塑性聚氨酯與四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯共聚物；以及熱塑性聚氨酯與SP0X。在一些實施例中，將以商品名“DYNEON THV”(如，220級或2030級)得自明尼蘇達(dá)州奧克代爾市戴尼昂公司(Dyneon LLC, Oakdale, MN)的四氟乙烯、六氟丙烯、和偏二氟乙烯共聚物的共混物與PMMA結(jié)合使用以獲得反射300-400nm的多層UV反射鏡，或者與PET結(jié)合使用以獲得反射350-400nm的多層反射鏡。通常，總共100至1000層的聚合物組合適用于本發(fā)明。多層UV光反射鏡的例子可見于(例如)國際專利申請公開N0.W02010/078105(Hebrink 等人)中。
[0050]在其中可見光透射反射器包括多層UV反射鏡的一些實施例中，多層UV反射鏡包含UV吸收劑(包括上文所述的UV吸收劑中的任何一種)。UV吸收劑可位于(例如)一個或多個光學(xué)層中或者位于多層UV反射鏡的光學(xué)層疊堆任一側(cè)的一個或多個非光學(xué)表層中。
[0051]盡管可將UV吸收劑、HALS、納米粒子、阻燃劑、和抗氧化劑添加到UV保護(hù)層中，但在其他實施例中，可將UV吸收劑、HALS、納米粒子、阻燃劑、和抗氧化劑添加到多層光學(xué)層自身中和/或任選的非光學(xué)表層或耐久表涂層中。還可將熒光分子和光學(xué)增白劑添加到UV保護(hù)層、多層光學(xué)層、任選的耐久表涂層、或它們的組合中。
[0052]在一些實施例(包括其中可見光透射反射器包括UV保護(hù)層(如上述實施例的任何一者中所述)的實施例)中，可見光透射反射器表現(xiàn)出耐UV光劣化性?？衫妹枋鲇贏STMG155中的風(fēng)化周期和工作在反射模式下的D65光源來確定耐UV光劣化性。在一些實施例中，在指出的測試下，可見光透射反射器未顯著地改變顏色、霧度、或透射比，并且未顯著地斷裂、剝離、或分層。在一些實施例中，當(dāng)在340nm下曝光至少18，700kJ/m2之后，利用可見光透射反射器的CIE IZaVi標(biāo)度獲得的b*值增加10或更小、5或更小、4或更小、3或更小、或者2或更小。在一些實施例中，當(dāng)在340nm下曝光至少18，700kJ/m2之后，可見光透射反射器的霧度相對初始霧度顯示的差值為至多20%、15%、10%、5%、2%、或1%。在一些實施例中，當(dāng)在340nm下曝光至少18，700kJ/m2之后，可見光透射反射器的透射率相對初始透射率的差值為至多 20%、15%、10%、5%、2%、或 1%。[0053]在一些實施例(包括其中可見光透射反射器包括UV保護(hù)層(如上述實施例的任何一者中所述)的實施例(包括其中UV保護(hù)層為UV反射鏡的實施例))中，可見光透射反射器對于可見光光譜的至少一部分保持為可見光透射的。即，UV保護(hù)層也為至少部分地可見光透射的。
[0054]在一些實施例中，可見光透射反射器可包括如下層，所述層包含紅外吸收粒子以吸收未反射到光伏電池上的紅外光中的至少一些。紅外吸收粒子可包含在(例如)一些光學(xué)層中或者非光學(xué)表層中。紅外線輻射吸收性納米粒子可以包括優(yōu)先吸收紅外線輻射的任何材料。適用材料的例子包括金屬氧化物(例如錫、銻、銦和鋅的氧化物)以及摻雜型氧化物。在一些實施例中，金屬氧化物納米粒子包括氧化錫、氧化銻、氧化銦、摻銦的氧化錫、摻銻的氧化銦錫、氧化銻錫、摻銻的氧化錫或其混合物。在一些實施例中，金屬氧化物納米粒子包括氧化銻(ATO)和/或氧化銦錫(ITO)?？蔀橛杏玫氖前t外吸收粒子(例如)以防止未被反射的紅外光中的至少一些進(jìn)入安裝本文所公開的建筑學(xué)制品的建筑物或結(jié)構(gòu)中。
[0055]在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明的可見光透射反射器包括粘結(jié)層(例如)以將具有不同反射帶寬的兩個多層光學(xué)膜附接在一起或者將多層光學(xué)膜附接到任一實施例中的UV保護(hù)層。當(dāng)本發(fā)明的建筑學(xué)制品正被使用并且暴露于室外元素時，任選的粘結(jié)層可有利于膜的粘合并且可提供長期穩(wěn)定性。
[0056]任選的粘結(jié)層可為有機(jī)的(如，聚合物層或粘合劑)、無機(jī)的、或它們的組合。示例性的無機(jī)粘結(jié)層包括無定形二氧化硅、一氧化硅和金屬氧化物(如，五氧化二鉭、二氧化鈦和氧化鋁)?？赏ㄟ^任何合適的手段提供粘結(jié)層，包括蒸汽涂布、溶劑澆注和粉末涂布技術(shù)。在一些實施例中，任選的粘結(jié)層通常基本上不吸收(如，吸光度小于0.1、小于0.01、小于0.001、或小于0.0001) 400nm至2494nm波長范圍上的光?？捎玫恼澈蟿┱辰Y(jié)層包括壓敏粘合劑、熱固性粘合劑、熱熔粘合劑、以及它們的組合。示例性的可用粘合劑粘結(jié)層包括以 “OPTICALLY CLEAR LAMINATING ADHESIVE 8141” 或以 “OPTICALLY CLEAR LAMINATINGADHESIVE 8171”得自明尼蘇達(dá)州圣保羅市(St.Paul, MN) 3M公司的光學(xué)透明的丙烯酸類壓敏粘合劑(25微米厚);如美國專利N0.7，371，464 B2 (Sherman等人)中所述的增粘OTP粘合劑；以及如(例如)美國專利申請公開N0.2011/0123800 (Sherman等人)中所述的非有機(jī)硅壓敏粘合劑。粘結(jié)層的其他例子包括SP0X、包括(例如)具有磺酸官能團(tuán)的改型的CoPET、PMMA/PVDF共混物、具有官能化共聚單體的改性烯烴(例如馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、或乙酸乙烯酯)。另外，UV固化或熱固化丙烯酸酯、有機(jī)硅、環(huán)氧樹脂、硅氧烷、聚氨酯丙烯酸酯可適合用作粘結(jié)層。粘結(jié)層可任選地包含如上所述的UV吸收劑并且可任選地包含常規(guī)的增塑劑、增粘劑、或它們的組合。粘結(jié)層可利用常規(guī)成膜技術(shù)來施加。由于粘結(jié)層為可見光透射反射器的部分，則粘結(jié)層至少部分地透射可見光。
[0057]在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明的可見光透射反射器包括耐久表涂層以有助于防止太陽能聚光反射鏡因暴露于室外元素而產(chǎn)生的過早劣化。耐久表涂層通常耐磨和耐沖擊，并且既不妨礙對應(yīng)于光伏電池的吸收帶寬的選定帶寬的光的反射也不妨礙可見光的透射。耐久表涂層可包括以下非限制性例子中的一者或多者:PMMA/PVDF共混物、熱塑性聚氨酯、可固化聚氨酯、CoPET、環(huán)烯烴共聚物(COC)、含氟聚合物及其共聚物(例如，PVDF、ETFE、FEP和THV)、熱塑性及可固化丙烯酸酯、交聯(lián)丙烯酸酯、交聯(lián)氨基甲酸酯丙烯酸酯、交聯(lián)氨基甲酸酯、可固化或交聯(lián)的聚環(huán)氧化合物和SP0X。還可采用可剝離的聚丙烯共聚物表層?；蛘撸柰槎趸枞苣z共聚物硬涂層可以用作耐久表涂層，以改善耐刮擦性。耐久表涂層可含有如上所述的UV吸收劑、HALS和抗氧化劑。涂布有此類耐久表涂層的可見光透射反射器通常在表涂層在高溫下完全固化之前為可熱成形的。固化溫度取決于所選材料，但可為(例如)80°C并持續(xù)15至30分鐘。
[0058]多種方法可用于評價耐久表涂層的耐沖擊性或耐磨性。Taber磨耗測試是一種確定膜的耐磨性的測試，并且耐磨性被定義為材料經(jīng)受諸如磨擦、刮擦、或侵蝕之類的機(jī)械作用的能力。根據(jù)ASTM D1044測試方法，500克負(fù)載被放置在CS-10磨耗機(jī)輪的頂部，并允許在4平方英寸試件上旋轉(zhuǎn)50周。測量Taber磨耗測試之前和之后的樣品反射率，結(jié)果通過反射率變化％來表示。在一些實施例中，期望反射率變化％小于20%、小于10%、或小于5%。其他適合的機(jī)械耐久性測試包括裂斷伸長、鉛筆硬度、噴砂測試和篩砂磨耗測試。耐久表涂層還可提高可見光透射反射器的耐風(fēng)化性，這可通過如上所述的ASTMG155來評價。
[0059]在一些實施例中，可見光透射反射器包括抗污表涂層。在一些實施例中，所述的耐久表涂層包含至少一種抗污組分。抗污組分的例子包括含氟聚合物、硅樹脂聚合物、二氧化鈦粒子、多面體低聚倍半硅氧烷(如，以POSS得自密西西比州哈蒂斯堡市混合塑料公司(Hybrid Plastics, Hattiesburg, MS))、以及它們的組合。在一些實施例中，抗污涂層可為疏水性涂層，所述疏水性涂層包括聚合物基質(zhì)(如，硅樹脂或含氟聚合物)和分散于其中的納米粒子。納米粒子可為(例如)聚合物(如，含氟聚合物)粒子、介電材料粒子(如，二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、或氧化銦錫粒子)、或金屬(如，金)粒子。有關(guān)此類疏水性涂層的其他細(xì)節(jié)在(例如)Zhang等人的國際專利申請公開N0.2012/058090和N0.2012/058086中有所描述，這兩個專利申請的公開內(nèi)容以引用方式并入本文。在一些實施例中，抗污涂層可包含納米二氧化硅并且可為無水涂布的。此類涂層的其他細(xì)節(jié)在Brown等人的國際專利申請公開N0.2012/047867和N0.2012/047877中有所描述，這兩個專利申請的公開內(nèi)容以引用方式并入本文。
[0060]在一些實施例中，建筑學(xué)制品和/或可見光透射反射器還包括可見光透射基底?？蓪⒍鄬庸鈱W(xué)膜施用到基底并且任選的是可將光伏電池定位在基底上。盡管在一些應(yīng)用中基底并非為必要的，但將本文所公開的建筑學(xué)制品施用到基底上可提供額外的剛度或尺寸穩(wěn)定性，這(例如)在建筑學(xué)制品作為建筑物或其他結(jié)構(gòu)的部分進(jìn)行安裝時可為有用的。合適的基底包括玻璃片材、聚合物片材、聚合物纖維復(fù)合物、和玻璃纖維復(fù)合物。任選的粘結(jié)層(例如，此前所述的那些中的任何一者)可用于將建筑學(xué)制品粘結(jié)到基底。另夕卜，基底中可任選地包含UV吸收劑(例如，此前所述的那些中的任何一者)。根據(jù)本發(fā)明的建筑學(xué)制品可置于兩個基底層之間。一種示例性的基底材料為(如)以商品名“SUNLITEMULTIWALL POLYCARBONATE SHEET”得自賓夕法尼亞州庫茨敦市帕拉姆美國公司(PalramAmericas, Inc., Kutztown, PA)的雙層聚碳酸酯片材。在其它實施例中，建筑學(xué)制品可置于兩層丙烯酸類樹脂片材(例如，以商品名“PLEXIGLAS”得自賓夕法尼亞州費城阿科瑪公司(Arkema, Inc, Philadelphia, PA))之間。
[0061]盡管其上至少施用可見光透射反射器的基底應(yīng)允許可見光穿過，但所述基底不必為完全透明的。基底和形成可見光透射反射器的多層光學(xué)膜也可(例如)為半透明的并且仍允許可見光進(jìn)入建筑物或其他結(jié)構(gòu)內(nèi)。然而，基底不應(yīng)設(shè)有將破壞反射器的可見光透射特性的任何涂層或片材。例如，不應(yīng)將不透明的白色、黑色、或金屬膜、或油漆施用到基底上或者可見光透射反射器的多層光學(xué)膜上。
[0062]在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明的建筑學(xué)制品可包括可增強其尺寸穩(wěn)定性的機(jī)架(如，窗口機(jī)架)。另外，建筑學(xué)制品或其部分可(例如)通過注射包覆層、皺褶、或添加肋、泡沫隔層、或蜂窩結(jié)構(gòu)來加強，以改善其尺寸穩(wěn)定性。
[0063]可見光透射反射器以及因此其任何部分通常為適形的，這意味著可見光透射反射器為尺寸穩(wěn)定但足夠柔韌的以允許模塑或成形為各種形式。在一些實施例中，選擇用于可見光透射反射器的材料具有基于該材料的總重量計低于10重量％的膜成形劑(交聯(lián)劑或其他多官能單體)。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的建筑學(xué)制品可根據(jù)所需應(yīng)用而被設(shè)計為具有光伏電池和可見光透射反射器的多種尺寸、形狀、和構(gòu)型。在一些實施例中，可見光透射反射器包括多層光學(xué)膜，所述多層光學(xué)膜成形為反射到多個光伏電池上的多個反射表面。例如，可見光透射反射器可成形為常規(guī)用于太陽能聚光器(如，槽或拋物面碟)的形狀或尺寸。在這些實施例的一些中，多層光學(xué)膜為熱成形的。熱成形通常在美國專利N0.6，788，463 (Merrill等人)中有所描述，該專利以引用方式并入本文。多個光伏電池和多個反射表面可按照多種方式來進(jìn)行布置。各種構(gòu)型10的建筑學(xué)制品的示例性示意圖示于圖l、la、2、和3中。在這些圖示實施例的每一個中，光伏電池26定位在陣列中(如，窗口中)，并且可見光透射反射器24定位在光伏電池26之間。
[0065]在圖l、la、和2中，建筑學(xué)制品20包括成形為多個平行脊的多層光學(xué)膜，所述多個平行脊形成由多個平坦區(qū)域間隔開的可見光透射反射器24，其中多個光伏電池26位于平坦區(qū)域中。在一些實施例中，由多層光學(xué)膜形成的可見光透射反射器僅設(shè)置在多個平行脊上并且未設(shè)置在平坦區(qū)域中。在其它實施例中，多層膜也可延伸到平坦區(qū)域內(nèi)。在這些實施例中，可見光透射反射器24從光伏電池26的側(cè)面和背側(cè)反射，這可有利地影響光伏電池的效率。在圖1a所示的透視圖中，建筑學(xué)組件20還包括其上施用可見光透射反射器和光伏電池的基底22。可基于所需應(yīng)用來選擇基底，所述基底可為上文所述的那些中的任何一者。
[0066]在圖1a所示的實施例中，存在定位在基底上的與可見光透射反射器24以交替方式排列的多排大致平行的光伏電池26。可見光透射反射器24具有包括兩個反射側(cè)面的細(xì)長形狀。這樣，反射器24夾置在相鄰排的光伏電池26的每一個之間，并且每排光伏電池夾置在兩個反射器24之間。因此，在圖示實施例中，至少一些排(或每排)的光伏電池26具有兩個被定位用于向其反射光的反射器24。
[0067]在圖3所示的實施例中，建筑學(xué)制品還包括多個各自具有第一和第二相對脊面的平行脊，其中可見光透射反射器24位于每個第一脊面上，并且其中光伏電池26位于每個第二脊面上。在這些實施例的一些中，多個平行脊可形成于基底(包括上文所述的基底中的任何一個)上，并且光伏電池26和可見光透射反射器24定位在形成于基底中的脊上。在一些實施例中，多層光學(xué)膜被成形為具有多個平行脊，并且光伏電池26定位在多層光學(xué)膜的每個第二脊面上。在這些實施例中，可見光透射反射器24從光伏電池26的側(cè)面和背側(cè)反射。
[0068]在圖1、2、和3所示的示意圖中，建筑學(xué)制品20被示為作為建筑物的屋頂或其他覆蓋物安裝在建筑物15中。來自太陽30的光28可直接照射到光伏電池26上或者可照射到可見光透射反射器24上，所述可見光透射反射器24反射對應(yīng)于光伏電池24的吸收帶寬的波長范圍的入射光28的一部分。反射光32隨后可被光伏電池24吸收。允許可見光34通過可見光透射反射器24進(jìn)入建筑物15。在一些實施例中，將建筑學(xué)制品整合到車棚或停車場頂蓬內(nèi)。
[0069]在其它實施例中，建筑學(xué)制品可定位在建筑物內(nèi)部，例如，緊鄰玻璃屋頂。例如，可將拋物面槽形式的可見光透射反射器與光伏電池(位于槽或拋物面碟的頂點處，所述槽或拋物面碟被定位用于將光反射到光伏電池上)整合到建筑物內(nèi)的玻璃中庭中。
[0070]除了有利地允許采光之外，根據(jù)本發(fā)明的可見光透射反射器可因減少反射到電池上的非可用帶寬(如，紅外光)而提高光伏電池的效率(如，相比于寬帶反射器)。這種反射帶寬的減少有助于最大程度地降低光伏電池的過熱。此外，可見光透射反射器可提供導(dǎo)致較低成本/生成能量($/瓦特)的增強功率輸出。在一些實施例中，相比于不存在任何聚光反射鏡的同等光伏電池而言，光伏電池的功率輸出增加至少25% (在一些實施例中，至少30%、35%、45%、50%、75%、或100%，并且至多約800%至1000%)。同等光伏電池為與本文所公開的建筑學(xué)制品中的光學(xué)電池由相同材料制成并且具有相同尺寸的光學(xué)電池。
[0071]當(dāng)將抗反射表面結(jié)構(gòu)化膜或涂層施用到本文所公開的建筑學(xué)制品中的電池的前表面時，可實現(xiàn)光伏電池功率輸出的進(jìn)一步增強。膜或涂層中的表面結(jié)構(gòu)通常改變光的入射角，使得其超過臨界角進(jìn)入聚合物和電池并被內(nèi)反射，由此導(dǎo)致被電池更多吸收。此類表面結(jié)構(gòu)可以是(例如)線性棱鏡、棱錐、錐、或柱狀結(jié)構(gòu)的形狀。對于棱鏡而言，棱鏡的頂角通常小于90度(如，小于60度)。表面結(jié)構(gòu)化膜或涂層的折射率通常小于1.55 (如，小于
1.50)。通過使用固有UV穩(wěn)定且疏水或親水的材料，可使這些抗反射表面結(jié)構(gòu)化膜或涂層耐久且易清潔?？赏ㄟ^添加無機(jī)納米粒子來提高耐久性。
[0072]本文所公開的建筑學(xué)制品還可與其他常規(guī)太陽能收集裝置一起應(yīng)用。例如，可應(yīng)用傳熱裝置以從光伏電池收集能量或從光伏電池消散熱量。常規(guī)散熱器包括包含肋、銷或翅片的導(dǎo)熱材料，以增加用于傳熱的表面積。導(dǎo)熱材料包括通過填料改性以改善聚合物的導(dǎo)熱率的金屬或聚合物。導(dǎo)熱粘合劑(如，以商品名“3M TC-2810”得自3M公司的導(dǎo)熱粘合齊U)可用于將光伏電池附連到傳熱裝置。另外，常規(guī)傳熱流體(例如水、油或Fluorinert傳熱流體)可用作傳熱裝置。
[0073]在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明的建筑學(xué)制品可設(shè)置在天體跟蹤裝置上。光伏電池或可見光透射反射器中的至少一者可連接到一個或多個天體跟蹤機(jī)構(gòu)。光伏電池或可見光透射反射器以可樞轉(zhuǎn)方式安裝在機(jī)架上。在一些實施例中，光伏電池和可見光透射反射器均以可樞轉(zhuǎn)方式安裝在機(jī)架上。以可樞轉(zhuǎn)方式安裝的制品可(例如)在一個方向或在兩個方向上樞轉(zhuǎn)。在一些實施例中，光伏電池為靜止的。
[0074]一些可用的天體跟蹤系統(tǒng)在美國專利申請公開N0.2007/0251569 (Shan等人)中有所公開。這些跟蹤系統(tǒng)允許可見光透射反射器和太陽能電池在一個方向或在兩個方向上樞轉(zhuǎn)。在一些實施例中，若干可見光透射反射器可成形為槽(或其他可用的形狀，例如雙曲線、橢圓、管狀、或三角形)，其中光伏電池設(shè)置在槽的軸線處。使用兩個桿來將槽連接到機(jī)架和位于組件的一端或兩端處的橫桿。橫桿可連接到驅(qū)動機(jī)構(gòu)。通過使多個槽以可樞轉(zhuǎn)方式設(shè)置在一對平行靜止機(jī)架中，在一些實施例中，各槽所附連的橫桿可同時使所有槽繞其軸樞轉(zhuǎn)。因此，所有槽的取向可被共同地調(diào)節(jié)以一致地跟隨太陽移動。在一些實施例中，槽在東西方向上對齊，旋轉(zhuǎn)自由度通常不小于10度、15度、20度、或25度，例如用于調(diào)節(jié)以隨季節(jié)變化(即，通過二分點和二至點之間的不同軌跡)跟蹤太陽。當(dāng)將光伏電池整合到向南傾斜的線性復(fù)合拋物面聚光器槽中時，入射太陽能輻照進(jìn)入復(fù)合拋物面聚光器的受光角內(nèi)。拋物面的孔隙確定槽的位置必須多久改變一次(如，每小時改變次數(shù)、每天改變次數(shù)、或較低頻率的改變次數(shù))。在一些實施例中，光伏電池在南北方向上對齊，并且旋轉(zhuǎn)自由度通常不小于90度、120度、160度或180度，例如用于全天隨著太陽在整個天空上移動進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)以跟隨太陽。在這些實施例的一些中，機(jī)架可被安裝到(例如)背板，所述背板可包括用于調(diào)節(jié)傾斜度的機(jī)構(gòu)，以隨季節(jié)變化跟蹤太陽。
[0075]在本文所公開的包括天體跟蹤機(jī)構(gòu)的建筑學(xué)制品的其他實施例中，包括根據(jù)本文所公開的實施例中的任何一者的可見光透射反射器的天窗以可樞轉(zhuǎn)方式安裝在光伏電池附近。天窗可包括(例如)施用到基底(如，玻璃片、聚合物片、包括波狀層合物或多層聚合物片構(gòu)造的結(jié)構(gòu)化聚合物片、或聚合物纖維復(fù)合材料)上的本文所公開的可見光透射反射器或自立式反射鏡。在一些實施例中，天窗包括層合至聚合物片(如，PMMA)的本文所公開的太陽能聚光反射鏡。天窗可直接附連到光伏電池的任一側(cè)(如，通過鉸鏈)，或者天窗可以可樞轉(zhuǎn)方式安裝到也保持光伏電池的機(jī)架上。在一些實施例中，存在至少一個以可樞轉(zhuǎn)方式安裝在每個光伏電池附近的天窗。在一些實施例中，兩個天窗鄰近(在一些實施例中，鉸接至)每個光伏電池。天窗可跟蹤太陽并且允許增加被光伏電池捕集的日光。因此，在陣列中通常需要較少的光伏電池。天窗通?？瑟毩⒌匾苿?，旋轉(zhuǎn)自由度通常不小于90度、120度、160度、或180度，(例如)以用于全天隨著太陽在整個天空上移動進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)以跟隨太陽。任選的是，可將陣列安裝到(例如)一個或多個機(jī)架，所述機(jī)架可包括用于調(diào)節(jié)傾斜度以隨季節(jié)變化跟蹤太陽的機(jī)構(gòu)。天窗的形狀可為平面的、大致平面的、或彎曲的。
[0076]具有天窗太陽能跟蹤器的光伏電池陣列可被制造成與典型的柱上安裝式跟蹤器相比具有更低的輪廓和更輕的重量。在一些實施例中，可使用寬度為I英寸(2.54cm)或更小的光伏電池來最小化陣列的深度分布。陣列還可設(shè)計為與較大的光伏電池(如，寬度為6英寸(15cm)、12英寸(30.5cm)、21英寸(53cm)、或更大)一起使用。因此,陣列可被設(shè)計為適合多種應(yīng)用，包括在屋頂上使用。在其中光伏電池為靜止的且天窗以可樞轉(zhuǎn)方式安裝的實施例中，連接到太陽能電池的電子器件部分也可以為靜止的，其可能優(yōu)于需要太陽能電池移動的跟蹤系統(tǒng)。
[0077]上文所述的一些可用的天體跟蹤器和天窗可見于美國專利申請公開N0.2009/0283144 (Hebrink等人)的圖7和8a_8c中。這些附圖及其描述以引用方式并入本文。
[0078]在一些實施例中，當(dāng)天窗包括具有低聚光率(如，小于10、最多5、最多3、最多2.5、或在1.1至約5范圍內(nèi))的可見光透射反射器時，對昂貴笨重的光伏電池?zé)峁芾硌b置的需要可降低。可以通過(例如)反射鏡相對于光伏電池的尺寸以及反射鏡相對于光伏電池的角度來調(diào)節(jié)太陽能聚光度，以優(yōu)化所需地理位置的太陽能聚光率。此外，可使用閉環(huán)控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)天窗位置，以將聚光率最小化，以使得光伏電池維持在85°C以下。
[0079]上述實施例中的任何一者的天體跟蹤器的移動可通過多種機(jī)構(gòu)(如，活塞驅(qū)動桿、螺桿驅(qū)動桿或齒輪、皮帶輪驅(qū)動線纜、和凸輪系統(tǒng))來控制。軟件還可以基于GPS坐標(biāo)與跟蹤機(jī)構(gòu)集成，以優(yōu)化反射鏡的位置。
[0080]本發(fā)明的一@實施例[0081]在第一實施例中，本發(fā)明提供了一種建筑學(xué)制品，所述建筑學(xué)制品包括:
[0082]具有吸收帶寬的光伏電池；和
[0083]被定位用于將光反射到所述光伏電池上的可見光透射反射器，所述可見光透射反射器包括具有光學(xué)疊堆的多層光學(xué)膜，所述光學(xué)疊堆包括多個交替的具有不同折射率的第一和第二光學(xué)層，其中所述多層光學(xué)膜反射對應(yīng)于所述光伏電池的吸收帶寬的波長范圍內(nèi)的光的至少一部分。
[0084]在第二實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一實施例所述的建筑學(xué)制品，其中所述建筑學(xué)制品作為建筑物的部分進(jìn)行安裝并且允許可見光穿過所述可見光透射反射器進(jìn)入所述建筑物。
[0085]在第三實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一或第二實施例所述的建筑學(xué)制品，其中所述建筑學(xué)制品為窗口、天窗、或門。
[0086]在第四實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一或第二實施例所述的建筑學(xué)制品，其中所述建筑學(xué)制品形成屋頂?shù)闹辽僖徊糠帧Ｋ鑫蓓斂晌挥诶缃ㄖ?、車棚、或停車場上面?br> [0087]在第五實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一或第二實施例所述的建筑學(xué)制品，其中所述建筑學(xué)制品為遮篷。
[0088]在第六實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一或第二實施例所述的建筑學(xué)制品，其中所述建筑學(xué)制品為中庭。
[0089]在第七實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第六實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述可見光透射反射器具有至少30%的平均可見光透射率。
[0090]在第八實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第七實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述多層光學(xué)膜為具有位于600至750納米范圍內(nèi)的左譜帶邊緣的色移膜。
[0091]在第九實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第八實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述多層光學(xué)膜在所述多層光學(xué)膜的法角下對于選自650納米至1100納米、650納米至1500納米、875納米至1100納米、和875納米至1500納米的波長范圍具有至少50%的平均光反射率。
[0092]在第十實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第九實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述光伏電池為晶體硅單結(jié)電池、帶狀硅電池、銅銦鎵硒化物電池、或砷化鎵電池。
[0093]在第十一實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述第一光學(xué)層包含聚對苯二甲酸乙二醇酯。
[0094]在第十二實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十一實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述第二光學(xué)層包含聚(甲基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸甲酯與其他丙烯酸酯單體的共聚物、或者聚(甲基丙烯酸甲酯)與聚(偏二氟乙烯)的共混物。
[0095]在第十三實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十二實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，所述建筑學(xué)制品還包括位于所述可見光透射反射器的至少一個表面上的紫外光保護(hù)層。
[0096]在第十四實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第十三實施例所述的建筑學(xué)制品，其中所述紫外光保護(hù)層包含聚(偏二氟乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、和紫外光吸收劑。
[0097]在第十五實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第十三或第十四實施例所述的建筑學(xué)制品，其中所述紫外光保護(hù)層為多層紫外光反射鏡。[0098]在第十六實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十五實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，所述建筑學(xué)制品還包括其上施用至少所述多層光學(xué)膜的可見光透射基底。在這些實施例的一些中，所述建筑學(xué)制品定位在兩個可見光透射基底之間。
[0099]在第十七實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十六實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述多層光學(xué)膜被成形為反射到多個光伏電池上的多個反射表面。
[0100]在第十八實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十七實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述多層光學(xué)膜存在于由多個基體區(qū)域間隔開的多個平行脊中，其中多個光伏電池位于所述多個基體區(qū)域中。
[0101]在第十九實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十七實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，所述建筑學(xué)制品還包括多個各自具有第一和第二相對脊面的平行脊，其中所述可見光透射反射器位于每個第一脊面上，并且其中所述光伏電池位于每個第二脊面上。
[0102]在第二十實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十九實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，所述建筑學(xué)制品還包括位于所述可見光透射反射器的至少一個表面上的抗污涂層。
[0103]在第二十一實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第十九實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，所述建筑學(xué)制品還包括位于所述可見光透射反射器的至少一個表面上的抗刮擦涂層。
[0104]在第二十二實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第二十一實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中相比于不存在任何聚光反射鏡的同等光伏電池，所述光伏電池的功率輸出增加至少25%。
[0105]在第二十三實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第二十二實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述制品透射位于所述光伏電池的吸收帶寬之外的紅外光的至少一部分。
[0106]在第二十四實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第一至第二十三實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，所述建筑學(xué)制品還包括天體跟蹤機(jī)構(gòu)。在這些實施例的一些中，所述天體跟蹤機(jī)構(gòu)為建筑物一體化的。
[0107]在第二十五實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第二十四實施例所述的建筑學(xué)制品，其中所述天體跟蹤機(jī)構(gòu)包括以可樞轉(zhuǎn)方式安裝在所述一個或多個光伏電池附近的一個或多個天窗，其中所述一個或多個天窗包括所述可見光透射反射器。
[0108]在第二十六實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第二十四實施例所述的建筑學(xué)制品，其中所述光伏電池或所述可見光透射反射器中的至少一者以可樞轉(zhuǎn)方式安裝在機(jī)架上。
[0109]在第二十七實施例中，本發(fā)明提供了根據(jù)第二十四至第二十六實施例中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述光伏電池為靜止的。
[0110]實魁
[0111]這些實例僅僅是用于示例性目的，并且無意于限制附帶的權(quán)利要求的范圍。除非另外指明，否則實例以及說明書的以下部分及權(quán)利要求書中的所有份數(shù)、百分?jǐn)?shù)、比率等均按重量計。除非另外指明，否則所用溶劑和其他試劑均可購自美國威斯康星州密爾沃基市的西格瑪奧德里奇化學(xué)公司(Sigma-Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wisconsin),另有指出除外。
[0112]膜制備例
[0113]膜制備例I
[0114]利用由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)(得自田納西州金斯波特市伊斯曼化學(xué)公司(Eastman Chemical Company, Kingsport, Tenn.))形成的雙折射層和由聚(甲基丙烯酸甲酯)共聚物(CoPMMA)(以商品名“PERSPEX CP63”得自美國賓夕法尼亞州費城阿托菲納樹脂分部(Atoglas Resin Division, Philadelphia, Penn.))形成的第二聚合物層來制備多層光學(xué)膜，所述聚(甲基丙烯酸甲酯)共聚物(CoPMMA)由75重量％的甲基丙烯酸甲酯和25重量％的丙烯酸乙酯制成。通過多層聚合物熔融歧管共擠出PET和CoPMMA，以產(chǎn)生具有550個交替的雙折射層和第二聚合物層的多層熔融流。將PET與以商品名“TA07-07MB02”從南卡羅來納州鄧肯市蘇卡諾公司(Sukano, Duncan, SC)商購獲得的紫外光吸收劑(UVA)的母料以10重量％混合到PET光學(xué)層內(nèi)。另外，將一對非光學(xué)共混聚合物層共擠出為光學(xué)層疊堆任一側(cè)上的保護(hù)表層。表層為以下材料的共混物:35重量％的PVDF (聚(偏二氟乙烯))(以商品名“3M DYNEON PVDF 6008/0001”得自明尼蘇達(dá)州圣保羅市(St.Paul1MN) 3M公司)、45重量％的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA，以商品名“PERSPEX CP82”得自加利福尼亞州康普頓市Plaskolite公司(Plaskolite, Campton, CA))、以及20重量％的母料PMMA和UVA (以商品名“TA11-10 MB01”從蘇卡諾公司(Sukano)商購獲得)。將此多層共擠出熔融流以22米/分鐘的速度澆注到冷卻輥上，由此產(chǎn)生如下多層澆注料片，所述多層澆注料片具有大約725微米(29密耳)厚的光學(xué)層的并且具有1400微米的總厚度。然后將多層澆注料片在105°C的拉幅機(jī)烘箱中加熱10秒，隨后雙軸取向至3.8X3.8的拉伸比。將取向的多層膜進(jìn)一步在225°C下加熱10秒以增加PET層的結(jié)晶度。在此膜的法角下，利用Lambda950分光光度計來測量此多層近紅外反射鏡膜的反射率，由此獲得該膜對于650至1350nm的帶寬具有92.5%的平均反射率。在45度角下，利用Lambda950分光光度計來測量此多層近紅外反射鏡膜的反射率，由此獲得該膜對于550至1250nm的帶寬具有94.5%的平均反射率。當(dāng)在此反射鏡后面使用黑色背景時，此近紅外反射鏡膜在法角下具有淡紅色外觀，并且在偏離法角45至60度下具有金色外觀。當(dāng)在此反射鏡后面使用白色背景時，此近紅外反射鏡膜在法角下具有青色外觀，并且在偏離法角45至60度下具有鈷藍(lán)色外觀。此近紅外反射鏡膜在該膜的法角下對于400至650nm的可見光波長具有88%的透光率。
[0115]膜制備例2
[0116]按照膜制備例I中所述，利用由相同PET形成的雙折射層和相同的CoPMMA第二聚合物層來制備多層光學(xué)膜。通過多層聚合物熔融歧管共擠出PET和CoPMMA，以產(chǎn)生具有224個交替的雙折射層和第二聚合物層的多層熔融流。另外，將一對非光學(xué)PET層共擠出為光學(xué)層疊堆任一側(cè)上的保護(hù)表層。將此多層共擠出熔融流以22米/分鐘的速度澆注到冷卻輥上，由此產(chǎn)生如下多層澆注料片，所述多層澆注料片具有大約700微米厚的總厚度并且具有大約233微米的光學(xué)層疊堆厚度。然后將多層澆注料片在105°C的拉幅機(jī)烘箱中加熱10秒，隨后雙軸取向至3.8X3.8的拉伸比。將取向的多層膜進(jìn)一步在225°C下加熱10秒以增加PET層的結(jié)晶度。在此膜的法角下，利用Lambda 950分光光度計來測量此多層近紅外反射鏡膜的反射率，由此獲得該膜對于875至IlOOnm的帶寬具有94%的平均反射率。在45度角下，利用Lambda 950分光光度計來測量此多層近紅外反射鏡膜的反射率，由此獲得該膜對于750至950nm的帶寬具有96%的平均反射率。在透射光中，此近紅外反射鏡膜在法角下具有透明外觀并且在偏離法角45至60度下具有透明外觀。此近紅外反射鏡膜對于400至700nm的可見光波長具有88%的透光率。
[0117]預(yù)示性膜制備例3
[0118]可根據(jù)膜制備例I中所述的方法來制備多層反射鏡，不同的是第二聚合物層的coPMMA被替換成膜制備例I的表層中所用的PVDF/PMMA/UVA共混物。此膜的反射率測量值將預(yù)期高于膜制備例I的測量值，并且此膜的外觀將預(yù)期類似于膜制備例I的外觀。
[0119]預(yù)示性膜制備例4
[0120]可根據(jù)膜制備例I中所述的方法來制備多層反射鏡膜，不同的是將草酰氨丙基封端的聚二甲基硅氧烷(按照W02010078105的實例部分的第一段落中所述來制備)用于第二聚合物層。可將多層澆注料片在95°C的拉幅機(jī)烘箱中加熱，隨后進(jìn)行雙軸取向。此膜的反射率測量值和外觀將預(yù)期類似于膜制備例I的反射率測量值和外觀?？赏ㄟ^擠出混合如下材料來制備紫外光保護(hù)層=PMMA (以商品名“V044”得自賓夕法尼亞州費城阿科瑪公司(Arkema, Inc, Philadelphia, PA) )、5重量％的紫外線吸收劑(以商品名“TINUVIN1577”得自汽巴特種化學(xué)品公司(Ciba Specialty Chemicals Corp.))、和0.15重量％的受阻胺光穩(wěn)定劑(以商品名“CHIMASS0RB 944”得自汽巴特種化學(xué)品公司(CIBA SpecialtyChemicals Corp.))。可將酸酐改性的乙烯-醋酸乙烯酯粘合劑(以商品名“BYNEL E418”得自特拉華州威爾明頓市 E.1.DuPont de Nemours & C0.公司(E.1.DuPont de Nemours& C0.,Wilmington，DE)擠出為單獨粘結(jié)層。可將紫外光保護(hù)層涂布到多層反射鏡膜上并且同時以0.38米/秒(75英尺/分鐘)的澆注線速度引導(dǎo)到緊靠澆注工具的893kg/m (50磅/直線英寸)壓力下的輥隙內(nèi)，所述澆注工具具有溫度為90 °F的反射鏡精整表面。共擠出涂布層將具有254微米(10密耳)的總厚度，其中表層:粘結(jié)層厚度比為20:1?？稍诙鄬臃瓷溏R膜的相對側(cè)執(zhí)行相同的涂布工序。此擠出涂層的UV吸收帶邊緣在410nm下將具有50%的透射率，并且在380nm下將具有3.45的吸光度。
[0121]預(yù)示性膜制備例5
[0122]可根據(jù)膜制備例I中所述的方法來制備多層反射鏡膜，不同的是將以商品名“THV2030”得自3M公司的含氟聚合物用于第二聚合物層。可將多層澆注料片在145°C的拉幅機(jī)烘箱中加熱，隨后進(jìn)行雙軸取向。此膜的反射率測量值和外觀將預(yù)期類似于膜制備例I的反射率測量值和外觀?？蓪⑷珙A(yù)示性膜制備例4中所述的紫外光保護(hù)層共擠出涂布到多層反射鏡膜的兩側(cè)。此膜的反射率測量值將預(yù)期高于膜制備例I的測量值，并且此膜的外觀將預(yù)期類似于膜制備例I的外觀。
[0123]預(yù)示性膜制備例6
[0124]可根據(jù)膜制備例5中所述的方法來制備多層反射鏡，不同的是使用紫外光保護(hù)層?？蓪⒍鄬訚沧⒘掀?5°C的拉幅機(jī)烘箱中加熱，隨后進(jìn)行雙軸取向。此膜的反射率測量值和外觀將預(yù)期類似于膜制備例I的反射率測量值和外觀。
[0125]預(yù)示性膜制備例7
[0126]可將得自膜制備例I至6中任一者的膜與多層UV反射鏡層合或共擠出。此多層UV反射鏡可利用由PMMA (以商品名“V044”得自賓夕法尼亞州費城阿科瑪公司(Arkema, Inc, Philadelphia, PA))形成的第一光學(xué)層和由含氟聚合物(以商品名“3MDYNEON THV2030”得自3M公司)形成的第二光學(xué)層來制備?？赏ㄟ^多層聚合物熔融歧管共擠出這兩種聚合物，以產(chǎn)生具有150個交替的雙折射層和第二聚合物層的多層熔融流。另夕卜，一對PMMA非光學(xué)層可被共擠出為光學(xué)層疊堆任一側(cè)上的保護(hù)表層。可將這些PMMA表層與2重量％的紫外線吸收劑(以商品名“TINUVIN 405”得自汽巴特種化學(xué)品公司(CIBASpecialty Chemicals Corp.))進(jìn)行擠出混合?？蓪⒋硕鄬庸矓D出熔融流以22米/分鐘的速度澆注到冷卻輥上，由此產(chǎn)生大約300微米(12密耳)厚的多層澆注料片。然后可將多層澆注料片在135°C的拉幅烘箱中加熱10秒鐘，隨后雙軸取向至3.8X3.8的拉伸比。利用Lambda 950分光光度計測得的此多層UV反射鏡膜對于350_420nm帶寬的平均反射率預(yù)期為 95%。
[0127]預(yù)示性膜制備例8
[0128]得自膜制備例I至7中任一者的膜可另外利用熱固化硅氧烷(例如，以商品名“PERMA-NEW 6000”得自加利福尼亞州丘拉維斯塔市加利福尼亞硬涂膜公司(CaliforniaHardcoat C0., Chula Vista, CA)的二氧化娃填充的甲基聚娃氧燒聚合物)進(jìn)行涂布?？衫肕eyer棒將二氧化硅填充的甲基聚硅氧烷聚合物涂覆到膜上，使得涂層厚度為約3.5至
6.5微米。涂層可首先在室溫下風(fēng)干數(shù)分鐘，然后在80°C下在常規(guī)烘箱中進(jìn)一步固化15至30分鐘。
[0129]實例 1-6
[0130]通過如下方式來在各種角度下測試膜制備例I和2中的膜:將這些膜以表I中的各種角度和以圖1、2、和3所示的構(gòu)型安裝在聚(甲基丙烯酸甲酯)盒中，且使用2.5英寸X 2.5英寸(6.35cmX6.35cm)單晶硅光伏電池以仿真建筑物一體化光伏(BIPV)組件。在圖1中，角度α為60度。在圖2中，角度β為75度，并且在圖3中，角度Y為35度?？梢姽馔干浞瓷淦鞯某叽缬上率龉絹泶_定:
[0131]Wm/Wp=tan(2*Q_90)/[sin (Q)-tan(2*Q_90)*cos(Q)]以及聚光率=l+2*(Wm/Wp)*coS(Q)，其中Wp為光伏電池的寬度，Wm為反射器的寬度，并且Q為反射鏡仰角。
[0132]利用得自安大略省倫敦市科學(xué)技術(shù)公司(ScienceTech, London, Ontario)的3KW定制準(zhǔn)直光束日光仿真器(3KW Custom Collimated Beam Solar Simulator)來照射 BIPV組件。ScienceTech日光仿真器米用3000瓦Osram XBO燈和AMUD濾波器以匹配太陽光譜。利用菲涅爾(Fresnel)準(zhǔn)直透鏡將來自日光仿真器的光準(zhǔn)直到+/-0.5度。將來自日光仿真器的照射水平調(diào)節(jié)至1050W/m2，如利用得自新墨西哥州拉斯克魯塞斯晨星公司(Daystar, Inc., Las Cruces, New Mexico)的晨星計(Daystar Meter)所測得。利用得自威斯康星州梅諾莫尼福爾斯市斯佩里儀器公司(Sperry Instruments, Menominee Falls, WI)的手持式數(shù)字多用表型號#DM-4400A (Digital Multimeter Model#DM-4400A)來進(jìn)行功率測定。結(jié)果在下表I中顯示。對于比較例A(CE A)，僅評價不存在反射器的光伏電池。對于如圖1和2所述的構(gòu)型，使用兩個反射鏡，其中每個反射鏡位于光伏電池的任一側(cè)。對于如圖3所述的構(gòu)型，使用單個反射鏡。
[0133]復(fù)1
【權(quán)利要求】
1.一種建筑學(xué)制品，所述建筑學(xué)制品包括: 具有吸收帶寬的光伏電池；和 被定位用于將光反射到所述光伏電池上的可見光透射反射器，所述可見光透射反射器包括具有光學(xué)疊堆的多層光學(xué)膜，所述光學(xué)疊堆包括多個交替的具有不同折射率的第一和第二光學(xué)層，其中所述多層光學(xué)膜反射對應(yīng)于所述光伏電池的吸收帶寬的波長范圍內(nèi)的光的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑學(xué)制品，其中所述建筑學(xué)制品作為建筑物的部分進(jìn)行安裝并且允許可見光穿過所述可見光透射反射器進(jìn)入所述建筑物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的建筑學(xué)制品，其中所述可見光透射反射器具有至少30%的平均可見光透射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述多層光學(xué)膜為具有位于600至750納米范圍內(nèi)的左譜帶邊緣的色移膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述多層光學(xué)膜在所述多層光學(xué)膜的法角下對于選自650納米至1100納米、650納米至1500納米、875納米至1100納米、和875納米至1500納米的波長范圍具有至少50%的平均光反射率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的建筑學(xué)制品，還包括位于所述可見光透射反射器的至少一個表面上的紫外光保護(hù)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的建筑學(xué)制品，其中所述紫外光保護(hù)層包含聚(偏二氟乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、和紫外光吸收劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的建筑學(xué)制品，其中所述紫外光保護(hù)層為多層紫外光反射鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的建筑學(xué)制品，還包括其上施用至少所述多層光學(xué)膜的可見光透射基底。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述多層光學(xué)膜被成形為反射到多個光伏電池上的多個反射表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的建筑學(xué)制品,其中所述多層光學(xué)膜存在于由多個基體區(qū)域間隔開的多個平行脊中，其中多個光伏電池位于所述多個基體區(qū)域中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的建筑學(xué)制品，還包括多個各自具有第一和第二相對脊面的平行脊，其中所述可見光透射反射器位于每個第一脊面上，并且其中所述光伏電池位于每個第二脊面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的建筑學(xué)制品，還包括位于所述可見光透射反射器的至少一個表面上的抗污涂層或抗刮擦涂層中的至少一者。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中相比于不存在任何聚光反射鏡的同等光伏電池，所述光伏電池的功率輸出增加至少25%。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的建筑學(xué)制品，其中所述光伏電池為晶體硅單結(jié)電池、帶狀硅電池、銅銦鎵硒化物電池、或砷化鎵電池。
【文檔編號】H02S40/22GK103534934SQ201280022474
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月9日
【發(fā)明者】T·J·赫布林克 申請人:3M創(chuàng)新有限公司