太陽能收集器的被動停滯控制的制作方法
【專利摘要】一種用于控制太陽能收集器中的停滯的方法，包括：提供太陽能吸收基板和第一層；提供布置于第一層與太陽能吸收基板之間的第二層；將致動器耦接至太陽能吸收基板；以及當太陽能收集器暴露于停滯溫度時使致動器膨脹以在第一層與第二層之間形成間隙。
【專利說明】
太陽能收集器的被動停滯控制
【背景技術(shù)】
[0001]對于家用和商用熱水供暖以及空間加熱，太陽能收集器可以是有效且節(jié)約成本的。聚合太陽能收集器通常由透明聚合物覆蓋片材(例如，聚碳酸酯多壁片)、具有擠出成形的水通道的黑色聚合吸收器(例如，聚砜或聚苯醚共混多壁片)、絕熱襯墊，以及水歧管和框架件構(gòu)造而成。由于吸收器與前后兩側(cè)都絕熱，可獲得明顯高于環(huán)境的溫度。太陽能收集器通常設(shè)計成能產(chǎn)生與70攝氏度(°C)至80°C熱的水。
[0002]收集器暴露于太陽下有段時間，但水或其他傳熱流體不會流動通過吸收器，從而使得太陽能收集器過熱。這些狀態(tài)稱為“停滯狀態(tài)”。在這些停滯狀態(tài)期間，超過130°C或者甚至140°C的吸收器溫度是可能的。在停滯狀態(tài)期間，可能超過塑料部件的熱撓曲溫度，從而導(dǎo)致不可逆的彎曲、超過設(shè)計極限的熱膨脹、和/或會導(dǎo)致單元故障的其他熱誘發(fā)效應(yīng)。僅使用能夠承受這樣的溫度的聚合物大大地增加了收集器的成本。因此，控制停滯溫度是有效且節(jié)約成本的塑料太陽能收集器的一個重要因素。
[0003]因此，需要在不需要昂貴的材料或精密控制的前提下，可幫助控制停滯溫度的太陽能收集器，以提供有效且節(jié)約成本的聚合太陽能收集器，且使用期限大于20年。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在多個實施方式中，公開了一種太陽能收集器及其使用方法。
[0005]—種太陽能收集器，包括:太陽能吸收基板;第一層和第二層，在太陽能吸收基板的上方，第一層和第二層中的每一層都包括彼此面對的相應(yīng)表面形態(tài)(feature，特征)并且限定界面，表面形態(tài)被構(gòu)造為當彼此對準時跨界面?zhèn)鬏斶x擇部分的太陽能，根據(jù)ISO 9060:1990測量的，透射率大于或等于80%;以及致動器，耦接至太陽能吸收基板，與太陽能吸收基板熱連通，致動器與第一層和第二層中的至少一個機械地耦接;其中，致動器被構(gòu)造為從太陽能吸收基板接收熱能并且移動第一層和第二層以將相應(yīng)表面形態(tài)移出對準之外，且根據(jù)ISO 9060:1990測量的，透過第一層的透光率小于或等于10%。
[0006]—種用于控制太陽能收集器中的停滯的方法，包括:提供太陽能吸收基板和第一層;提供布置于第一層與太陽能吸收基板之間的第二層;將致動器耦接至太陽能吸收基板；以及當太陽能收集器暴露于停滯溫度時使致動器膨脹以在第一層與第二層之間形成間隙。
[0007]以下更加具體地描述這些和其他特征和特性。
【附圖說明】
[0008]以下是附圖的簡短描述，附圖中相同元件編號相同，并且呈現(xiàn)附圖是為了說明本文中公開的示例性實施方式的目的，而并非用于限制其的目的。
[0009]圖1是太陽能收集器的截面?zhèn)纫晥D。
[0010]圖2是圖1的太陽能收集器在停滯溫度下的截面?zhèn)纫晥D。
[0011]圖3是太陽能收集器在停滯溫度下的截面?zhèn)纫晥D。
[0012]圖4是具有滑輪系統(tǒng)的處于停滯溫度下的太陽能收集器的截面?zhèn)纫晥D。
[0013]圖5是太陽能收集器的部件之間的界面的多種幾何構(gòu)造的截面圖。
[0014]圖6是包括中間層的太陽能集熱器的截面?zhèn)纫晥D。
【具體實施方式】
[0015]本文中公開了一種太陽能收集器，太陽能收集器包括光吸收器(本文中還稱為“吸收器”和“太陽能吸收基板”)和多個層，該多個層當層接觸時允許光透射并且當層分開時阻止光透射。通過阻止光透射，本文中描述的太陽能收集器可有利地降低光吸收器的溫度并且可有助于防止停滯狀態(tài)(stagnat1n condit1n)?？梢酝ㄟ^各種方法進行層分離。例如，光吸收器和/或致動器可在停滯溫度下膨脹。光吸收器和/或致動器的膨脹然后可將層機械地分離，從而將太陽能收集器內(nèi)的溫度降低至停滯溫度以下。此外，通過利用光吸收器和/或致動器的熱膨脹，可在不需要復(fù)雜組裝、運動部件、或昂貴的控制系統(tǒng)的前提下獲得簡單且成本低的解決方案。
[0016]例如，在升高的溫度下可使機械氣窗打開并且因此打開模塊以釋放熱量，但這引入運動部件和控制系統(tǒng)，增大復(fù)雜度并增加成本，并且提供另外的故障機制。使用溫度敏感型材料的一些理念可依賴于相分離工藝或突變相轉(zhuǎn)變，例如通過使域和矩陣的折射率的溫度相關(guān)性強烈地不同，和/或可依賴于它們的可見光學(xué)性能的改變以引起光的散射并減弱可到達太陽能吸收基板(例如，具有混溶性、液晶等的停滯溫度的某些水凝膠和聚合物共混物)的光量。然而，由于它們涉及流動或涉及難以制作的部件以及昂貴的化學(xué)材料成分，因此這些系統(tǒng)中沒有一個對于聚合太陽能收集器來說是實用的或節(jié)省成本的。
[0017]本文中公開的太陽能收集器可包括多個層(例如，多層片材)和太陽能吸收基板(例如，光吸收層)，其中多個層可以位于太陽能吸收基板層的上方。當層接合在一起時，多個層可以是大體透明的(例如，具有大于或等于60%至80%的太陽輻射(300納米(nm)與2500nm之間的λ)透射率)，并且當層分離時為小于20%的透射率(S卩，不透明的)。太陽能吸收基板可以是黑色的，這意味著其不會具有任何透射。太陽能吸收基板可吸收入射光并且將能量傳遞至循環(huán)流體，諸如，空氣、水、乙二醇等。太陽能吸收基板可由具有期望熱穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性的任意材料制成。實例包括聚砜、改性的聚(亞苯基氧化物)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亞胺、以及包括前述中至少一種的組合。多個層可包括由一種材料制成的層或者每層可包括具有相同的透光率和/或折射率(例如，+/-20%))的一種以上不同材料的材料。
[0018]各種層可被設(shè)計成包括在多個層之間的界面處彼此互補的幾何構(gòu)造。例如，多個層在層之間的界面處可包括互補的薄片狀的構(gòu)造、三角形形狀的構(gòu)造、金字塔形形狀的構(gòu)造、柱形形狀的構(gòu)造、金字塔形形狀的構(gòu)造、立方形形狀的構(gòu)造、梯形形狀的構(gòu)造、正弦形形狀的構(gòu)造、鋸齒形狀的構(gòu)造、abs(sin)(將正弦函數(shù)取絕對值的函數(shù))形狀的構(gòu)造、圓形(cycloid，輪轉(zhuǎn)線)形狀的構(gòu)造、纖維形狀的構(gòu)造、鋸齒形狀的構(gòu)造、金字塔形狀的構(gòu)造，以及它們的組合。
[0019]多個層處于或高于停滯溫度的溫度下與互補的幾何構(gòu)造結(jié)合進行分離可有助于入射光反射，這在停滯時間的期間可降低太陽能收集器經(jīng)受的溫度極限，從而致使太陽能收集器的其他部件出現(xiàn)故障(例如，彎曲、翹曲、熱膨脹等)的可能性降低。因此，本文中公開的太陽能收集器可為太陽能收集器(即，面板)(例如，太陽能板)的各種其他部件提供保護，免受由于暴露于部件的熱撓曲溫度以上的溫度而導(dǎo)致的故障或損壞。
[0020]氣隙可存在于多個層與太陽能吸收基板之間，且致動器形成于氣隙中。致動器在暴露在處于或高于停滯條件的溫度下時可膨脹以推動第一層遠離第二層，從而在它們之間形成間隙。位于第一層與第二層之間的氣隙可助于阻止入射光到達太陽能吸收基板，從而允許太陽能吸收基板返回至其預(yù)停滯溫度。一旦已達到預(yù)停滯溫度，致動器可收縮，再一次使第一層與第二層回到彼此接觸。氣隙在具有例如1.5的RI(折射率)的聚合材料與具有1.0的RI的空氣之間可形成折射率(RI)不匹配。氣隙的厚度可至少與入射光的波長一樣。氣隙可以是0.01至5毫米(mm)。氣隙可以是0.05mm至3mm。氣隙可以是0.1mm至2.0mm。氣隙可以是0.2 5mm ^ 1.5mm。
[0021]例如，太陽能收集器可包括太陽能吸收基板;太陽能吸收基板上方的第一層和第二層。第一層和第二層可包括彼此面對的相應(yīng)表面形態(tài)并且可以限定界面。表面形態(tài)可被構(gòu)造為當彼此對準時跨界面?zhèn)鬏斶x擇部分的太陽能。如根據(jù)ISO 9060:1990測量的，透射率可以大于或等于80%。太陽能收集器可以包括耦接至太陽能吸收基板的致動器，致動器與太陽能吸收基板熱連通，其中致動器可與第一層和第二層中至少一個機械地耦接。致動器可被構(gòu)造為從太陽能吸收基板接收熱能并且移動第一層和第二層以將相應(yīng)表面形態(tài)移動到對準之外。當表面形態(tài)彼此不對準時，如根據(jù)IS09060:1990測量的，透過第一層的透光率可小于或等于10%。
[0022]通過參照附圖，可以獲得本文中公開的部件、方法以及裝置的更全面理解。這些圖(在本文中也稱為“圖(FIG.)”)僅是基于方便和易于示出本公開的示意圖，因此并非旨在指示其器件或部件的相對大小和尺寸和/或定義或限制示例性實施方式的范圍。雖然具體術(shù)語為了清晰起見用于以下描述中，但這些術(shù)語旨在僅是指為了附圖中的說明而選擇的實施方式的特定結(jié)構(gòu)，而并非旨在定義或限制本公開的范圍。在附圖和以下的隨后描述中，應(yīng)該理解的是，相同的數(shù)字標號是指相同功能的部件。
[0023]如在圖1中示出的，太陽能收集器I可包括第一層10、第二層20，當相互接觸時第一層和第二層可包括高透光率(例如，大于或等于80%的透光率)。換言之，當彼此不分離時，第一層10和第二層20可起到具有如本文中描述的高透光率的單個光學(xué)體的作用(例如，光耦合)。當分離時，第一層10與第二層20之間的光耦合斷掉，并且第一層10可通過內(nèi)反射來使光反射遠離太陽能吸收基板30。可使用日射強度計(例如，熱電堆日射強度計)根據(jù)ISO9060:1990來確定透光率百分比。
[0024]例如，當?shù)谝粚?0和第二層20接觸時(例如，第一層與第二層之間沒有間隙地鄰接)，第一層10和第二層20可具有根據(jù)ISO 9060:1990測量的大于或等于80%的透射率。當接觸時(例如，之間沒有間隙地鄰接)，第一層10和第二層20可具有根據(jù)ISO 9060:1990測量的大于或等于85%的透射率。當接觸時(例如，之間沒有間隙地鄰接)，第一層10和第二層20可具有根據(jù)ISO 9060:1990測量的大于或等于90%的透射率。
[0025]如在圖1中示出的，第一層10和第二層20可包括層之間的界面處的互補鋸齒構(gòu)造。圖5示出了第一層10和第二層20在層之間的界面處可包括的互補幾何構(gòu)造中的一些。例如，互補的幾何構(gòu)造可包括梯形形狀的構(gòu)造120?；パa幾何構(gòu)造可包括鋸齒形狀的構(gòu)造130?；パa的幾何構(gòu)造可包括正弦形狀的構(gòu)造140?；パa的幾何構(gòu)造可包括薄片狀的構(gòu)造150?；パa的幾何構(gòu)造可包括三角形形狀的構(gòu)造160?；パa的幾何構(gòu)造可包括abs(sin)(將正弦取絕對值的函數(shù))形狀的構(gòu)造170?；パa的幾何構(gòu)造可包括擺線形狀的構(gòu)造180。
[0026]如在圖1中示出的，光束5可穿過第一層10和第二層20及氣隙40以將能量提供至太陽能吸收基板30。致動器32可耦接至太陽能吸收基板30。此外，可以包括多個致動器(S卩，一個以上)。例如，可利用致動器陣列，其中跨太陽能收集器的長度I分散致動器陣列。如本文中使用的，耦接是指通過機械接接(例如，焊接和/或緊固件)和/或化學(xué)接合(例如，粘合劑、膠水等)的接合。致動器32可由與太陽能吸收基板30相同的材料制成，從而具有與太陽能吸收基板30相同的熱膨脹系數(shù)。致動器32還可由與太陽能吸收基板30的材料不同的材料制成，其中材料的熱膨脹系數(shù)大于或等于太陽能吸收基板30的熱膨脹系數(shù)。致動器32和太陽能吸收基板30可選地包括增大熱膨脹系數(shù)的，如在美國專利第8，552，101號中闡述的，通過引證將其全部內(nèi)容結(jié)合于此。例如，填充物可包括大于或等于50W/mK的固有熱導(dǎo)率。合適的填充物包括:A1N(氮化鋁)、BN(氮化硼)、MgSiN2(氮化硅鎂)、SiC(碳化硅)、涂敷陶瓷的石墨、石墨、膨脹石墨、石墨烯、碳纖維、碳納米管(CNT)或石墨化炭黑，或它們的組合。
[0027]如在圖1和圖2中示出的，在處于或高于停滯溫度下，致動器30可膨脹以在接觸區(qū)域12接觸第一層10從而將第一層10與第二層20分離，并且在第一層10與第二層20之間形成間隙15。間隙15可大于或等于2500nm。間隙15可大于或等于0.1mm。間隙15可大于或等于0.5mmο間隙15可以是0.05mm至5mm。間隙15可大于或等于0.075mm至3mm。間隙15可以是0.1mm至2mm。間隙15可以是0.25mm至1.5mm。如在圖6中不出的，中間層25可位于第一層1和第二層20的界面處。中間層25可起到粘合層的作用，以幫助在停滯溫度以下的條件期間將第一層10和第二層20保持在一起。中間層25可具有與第一層10和第二層20相似的折射率。例如，中間層25的折射率可以在第一層10和第二層20的折射率的10%以內(nèi)。中間層25的折射率可以在第一層10和第二層20的折射率的5%以內(nèi)。中間層25的折射率可以在第一層10和第二層20的折射率的4%以內(nèi)。中間層25的折射率可以在第一層10和第二層20的折射率的3 %以內(nèi)。中間層25的折射率可以在第一層10和第二層20的折射率的2 %以內(nèi)。此外，中間層25可包括與第一層10和第二層20的透光率相同的透光率。中間層25可具有與第一層10和第二層20兩者互補的幾何構(gòu)造使得當放在一起時(例如，小于停滯溫度)，第一層10、中間層25、及第二層20之間不存在間隙。
[0028]當在太陽能收集器I的停滯溫度下致動器30推動第一層10和第二層20分離時，中間層25可保持附著于第一層10或第二層20。取決于太陽能收集器的材料，在停滯期間，太陽能吸收基板可達到大于或等于110°C的溫度。在停滯期間，太陽能吸收基板可達到大于或等于120°C的溫度。在停滯期間，太陽能吸收基板可達到大于或等于130°C的溫度。在停滯期間，太陽能吸收基板可達到大于或等于140°C的溫度。在停滯期間，太陽能吸收基板可達到大于或等于150°C的溫度。在停滯期間，太陽能吸收基板可達到大于或等于160°C的溫度。
[0029]如在圖2中示出的，當?shù)谝粚?0與第二層20之間存在間隙15時，光束5在第一層10內(nèi)反射使得觀察到總內(nèi)反射，(例如，沒有光穿過至太陽能吸收基板30)，從而允許太陽能吸收基板30冷卻并且返回至非停滯溫度。間隙15可起到停止件的作用以防止光到達太陽能吸收基板30，并且因此，可允許太陽能吸收基板返回至非停滯溫度。在可替換方案中，當層10、20在停滯溫度下被間隙15分離時，小于或等于20%的光可被透射到太陽能吸收基板30，也可以允許太陽能吸收基板30的溫度降低至預(yù)停滯狀態(tài)。當層10、20被間隙15分離時，小于15%的光可被透射至太陽能吸收基板30。當層10、20被間隙15分離時，小于10%的光可被透射至太陽能吸收基板30。當層10、20被間隙15分離時，小于5%的光可被透射至太陽能吸收基板30。當層10、20被間隙15分離時，小于2.5 %的光可被透射至太陽能吸收基板30。當層
10、20被間隙15分離時，小于1.0%的光可被透射至太陽能吸收基板30。由于太陽能吸收基板30和致動器32冷卻并且收縮，可使第一層10回到與第二層20(或中間層25，如果中間層25仍接合到第二層20)接觸，從而可允許光束5透射至太陽能吸收基板30(如在圖1中所示)。
[0030]在圖3和圖4中示出了形成間隙15的替代方法。例如，圖3示出了可包括耦接至第一層10的第一楔形部50和耦接至太陽能吸收基板30的第二楔形部55的機構(gòu)。由于太陽能吸收基板30到達停滯溫度并且橫向膨脹，由圖3中箭頭52示出第二楔形部55可相對于第一楔形部50橫向移動，其可迫使第一楔形部50豎直地沿著第二楔形部55的斜面運動。因此，第一楔形部50可迫使第一層10與第二層20分離，從而形成間隙15。如前文所述的，間隙15可阻止光束5透射，從而可允許太陽能吸收基板30冷卻并且收縮。太陽能吸收基板30的收縮可允許第二楔形部55移動回到其預(yù)停滯位置，其可允許第一楔形部50向第二楔形部55的斜面向下滑。由于第一楔形部55處于其預(yù)停滯位置，可使第一層10回到與第二層20(或中間層25，如果中間層25仍接合到第二層20)接觸，從而可允許光束5透射至太陽能吸收基板30(如在圖1中所示)。
[0031]圖4示出了包括滑輪系統(tǒng)60的另一致動機構(gòu)，滑輪系統(tǒng)可在連接件61處耦接至第二層20，并且在連接件62處耦接至太陽能吸收基板30。由于太陽能吸收基板30到達停滯溫度，其可橫向膨脹。當發(fā)生此種情況，連接件62的位置可沿著圖4中箭頭54的方向移動。因此，滑輪系統(tǒng)60可將第二層20豎直向下拉伸并遠離第一層10，從而形成間隙15。如前文所述的，間隙15可阻止光束5透射，從而可允許太陽能吸收基板30冷卻并且收縮。太陽能吸收基板30的收縮可允許連接62返回至其預(yù)停滯位置，其可允許第二層20與第一層10(或者如果中間層25仍接合到第二層20則與中間層25)重新結(jié)合，從而可允許光束5再一次將光透射至太陽能吸收基板30(如在圖1中示出的)。
[0032]第一層10、第二層20，以及太陽能吸收基板30可采用的可能的聚合材料可包括任何透明的均聚物、共聚物，或它們的混合物。希望的聚合材料具有光透明性及對光和熱的穩(wěn)定性。期望的聚合物的實例包括聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)(SAN)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯腈)(MMASAN)、以及苯乙烯、丙烯腈、各種(甲基)丙烯酸和多種(甲基)丙烯酸酯的其他共聚物，以及包括上述至少一種的組合。第一層
10、第二層20、及太陽能吸收基板30可由相同的或不同的材料或者它們之間的任意組合制成。
[0033]中間層25可采用的可能的聚合材料可包括硅樹脂基材料，包括可固化的硅樹脂(諸如，硅樹脂熱固性彈性體(TSE) )、UV固化硅樹脂、熱塑性聚烯烴(TPO)、熱塑性聚胺脂(TPU)、四氟乙烯(ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)，或室溫硫化(RTV)硅樹脂。
[0034]用于第一層10、第二層20和/或太陽能吸收基板30的聚合材料的折射率可以是0.5至2.5。用于第一層10、第二層20和/或太陽能吸收基板30的聚合材料的折射率可以是1.0至2.0。用于第一層10、第二層20和/或太陽能吸收基板30的聚合材料的折射率可以是1.25至1.75。用于第一層10、第二層20和/或太陽能吸收基板30的聚合材料可具有大于或等于80%的總的前向透射率。聚合材料可具有大于或等于85%的總前向透射率。聚合材料的折射率可具有大于或等于90%的總前向透射率。聚合材料的透光率可以是60%至100%。聚合材料的透光率可以是65 %至90 %。聚合材料的透光率可以是75%至85 %。前向透射率是指從物品的未被照射表面發(fā)出的所有的光，即，未被反射、吸收、或者通過邊緣透射的所有的光。前向透射率包括沿著法線直接透射以及不正常散射的任何光(霧化(haze))。通常通過使用配備有積分球的光譜儀實現(xiàn)總前向透射率(或全反射)的測量。聚合材料還可以包括通常結(jié)合到這類聚合物組合物中的各種添加劑，條件是所選擇的添加劑不明顯不利地影響層的所需性能，尤其是透射或反射入射光的能力?？梢园诨|(zhì)聚合物或熱響應(yīng)層中的添加劑的實例包括光學(xué)效果填料、抗沖擊改性劑、填料、增強劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、紫外線(UV)光穩(wěn)定劑、增塑劑、滑潤劑、脫模劑、抗靜電劑、著色劑(諸如，炭黑和有機染料)、表面效應(yīng)添加劑、輻射穩(wěn)定劑(例如，紅外吸收)、伽馬穩(wěn)定劑、阻燃劑，以及抗滴落劑?？梢允褂锰砑觿┑慕M合，例如熱穩(wěn)定劑，脫模劑，和紫外光穩(wěn)定劑的組合。一般而言，以通常已知是有效的量使用添加劑?；诰酆喜牧系目傊亓?，這些添加劑中的每一個可以0.0001至10重量百分數(shù)(wt.%)的量存在。
[0035]例如，增塑劑可用于調(diào)整折射率，并且諸如抗氧化劑和光穩(wěn)定劑的添加劑也可以存在于聚合材料中。聚合材料中包含的增塑劑可包括多元醇的苯甲酸酯，諸如季戊四醇四苯甲酸酯、脂肪族酯，以及磷酸鹽的芳基酯(諸如間苯二酚雙(二苯磷酸酯))，以及包括上述至少一種的組合。
[0036]聚合材料還可以可選地包括阻燃劑。阻燃劑包括有機和/或無機材料。有機化合物包括，例如，磷、磺酸鹽、和/或鹵化材料(例如，包括溴氯等，如溴化聚碳酸酯)。非溴化和非氯化含磷阻燃添加劑由于監(jiān)管原因在某些應(yīng)用中可以是優(yōu)選的，例如有機磷酸鹽和含磷-氮鍵的有機化合物。
[0037]無機阻燃劑包括，例如Ch6烷基磺酸鹽如全氟丁烷磺酸鉀(Rimar鹽)、全氟辛烷磺酸鉀、全氟己烷磺酸四乙基銨，以及二苯砜磺酸鉀(例如，KSS);鹽類如Na2C03、K2C03、Mg⑶3、Ca⑶3、和Ba⑶3;或氟陰離子絡(luò)合物如 Li3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6、和/或Na3AlF6t3當存在時，基于100重量份的聚合材料，無機阻燃劑鹽以0.01至10重量份，更具體地
0.02至I重量份的量存在。
[0038]也可以使用光穩(wěn)定劑和/或紫外光(UV)吸收穩(wěn)定劑。示例性UV光吸收穩(wěn)定劑包括羥基二苯甲酮;羥基苯并三唑;羥基苯基三嗪(例如，2-羥基苯基三嗪)；氰基丙烯酸酯;草酰替苯胺;苯并噁嗪酮;二苯甲?；g苯二酚;2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1，I，3，3_四甲基丁基)-苯酚(CYAS0RB? 5411)； 2-羥基-4-正-辛氧基二苯甲酮(CYAS0RB? 531); 2- [ 4，6-雙(2，4-二甲苯基)-1，3，5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚(0￥4301^*1164);2-[4，6-二苯基-1.3.5-三嗪-2-基]-5-(己氧基)-苯酚(Tinuvin 1577)、2，2’-(1，4_亞苯基)雙(4H-3，1-苯并噁嗪-4-酮)(CYASORB? UV-3638); I，3-雙[(2-氰基-3，3-二苯基丙烯?；?氧]_2，2-雙[[(2-氰基-3 ,3-二苯基丙烯?；?氧]甲基]丙烷(UVINUL? 3030);2，2’-(I，4_亞苯基)雙(4H-3，1-苯并噁嗪-4-酮)；I，3-雙[(2-氰基-3，3-二苯基丙烯酰基)氧]_2，2-雙[[(2-氰基-3，3_ 二苯基丙烯?；?氧]甲基]丙烷;4，6_ 二苯甲?；g苯二酚，納米尺寸的無機材料如氧化鈦、氧化鈰和氧化鋅，所有的顆粒尺寸均小于或等于100納米，或包含至少一種前述UV光吸收穩(wěn)定劑的組合。除任何填料之外，基于100重量份的總組合物，以0.01至0.5重量份的量使用UV光吸收穩(wěn)定劑。
[0039]在聚合材料中還可以使用抗滴落劑，例如原纖形成的含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)?？沟温鋭┛杀粍傂怨簿畚锓庋b，例如，苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)。在SAN中封裝的PTFE已知為TSAN。示例性TSAN包括基于封裝的含氟聚合物的總重量的50wt%的PTFE和5(^七％的34134~可以包括例如基于共聚物總重量的75￥丨％的苯乙烯和25￥丨％的丙烯腈?；诔巳魏翁盍现?，特定層的總組合物的100重量份，可以以0.1至10重量份的量使用抗滴落劑。
[0040]可通過任何手段制造第一層10，第二層20，和中間層25，任何手段包括溶劑澆鑄、熔融澆鑄、擠出、吹氣模制、注射塑?；蚬餐瑪D出到基板上。
[0041]太陽能收集器的層(第一層10、第二層20、及中間層25)的厚度可取決于太陽能收集器的單個組件的厚度而變化。例如，層的厚度可以是25μπι至2，500μπι。層的厚度可以是100μπι至I，250μηι。層的厚度可以是250μηι至I，000μπι。太陽能吸收基板的厚度可以是Imm至55_。太陽能吸收基板的厚度可以是2mm至35mm。太陽能吸收基板的厚度可以是2mm至25mm。太陽能吸收基板的厚度可以是3mm至15_。
[0042]溫度敏感型組件可同樣用于例如希望基于光反射調(diào)節(jié)溫度的任何應(yīng)用中(諸如，太陽能板、光伏應(yīng)用、以及溫室應(yīng)用)。太陽能收集器的層(即，第一層10、第二層20、和/或中間層25)可應(yīng)用于窗口(諸如，車窗、建筑物窗，例如，溫室窗、辦公室窗，以及房屋窗)。窗可以是玻璃和/或聚合物的。
[0043]如本文中描述的太陽能收集器進一步通過以下非限制性實施例進行說明。
[0044]應(yīng)當理解材料和方法不限于本文中公開并在實例中使用的材料和方法。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易能夠選擇合適的聚合材料和方法的變型來將層分離來反射光或減少透射至太陽能吸收基板。
[0045]以下闡述的是太陽能收集器的一些實施方式及制備如所公開的收集器的方法。
[0046]實施方式1:一種太陽能收集器，包括:太陽能吸收基板;第一層和第二層，在太陽能吸收基板的上方，第一層和第二層中的每一層包括彼此面對的相應(yīng)表面形態(tài)并且限定界面，表面形態(tài)被構(gòu)造為當彼此對準時跨界面透射選擇部分的太陽能，根據(jù)ISO 9060:1990測量的，透射率大于或等于80%;以及致動器，耦接至太陽能吸收基板，與太陽能吸收基板熱連通，致動器與第一層和第二層中的至少一個機械地耦接;其中，致動器被構(gòu)造為從太陽能吸收基板接收熱能并且移動第一層和第二層，以將相應(yīng)表面形態(tài)移出對準之外，且根據(jù)ISO9060:1990測量的，透過第一層的透光率小于或等于10%。
[0047]實施方式2:根據(jù)實施方式I所述的太陽能收集器，其中，相應(yīng)表面形態(tài)包括第一層與第二層之間的界面處的互補幾何構(gòu)造。
[0048]實施方式3:根據(jù)實施方式I或2中任一個所述的太陽能收集器，其中每個幾何構(gòu)造包括梯形、鋸齒形、正弦形、薄片狀、三角形、abs(sin)形、擺線形狀，以及金字塔形幾何構(gòu)造中至少一種。
[0049]實施方式4:根據(jù)實施方式I至3中任一個所述的太陽能收集器，進一步包括位于第一層與第二層之間的中間層。
[0050]實施方式5:根據(jù)實施方式4所述的太陽能收集器，其中，中間層包括透光率等于第一層的透光率的材料。
[0051]實施方式6:根據(jù)實施方式I至5中任一個所述的太陽能收集器，其中致動器和太陽能吸收基板具有相同的熱膨脹系數(shù)。
[0052]實施方式7:根據(jù)實施方式I至6中任一個所述的太陽能收集器，其中致動器的熱膨脹系數(shù)大于太陽能吸收基板的熱膨脹系數(shù)。
[0053]實施方式8:根據(jù)實施方式I至7中任一個所述的太陽能收集器，其中根據(jù)ISO9060:1990測量，在停滯溫度下，透過第一層和第二層的透光率小于或等于5%。
[0054]實施方式9:根據(jù)實施方式I至8中任一個所述的太陽能收集器，其中第一層和第二層包括選自聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯腈)，以及包括前述中至少一種的組合的聚合材料。
[0055]實施方式10:根據(jù)實施方式I至9中任一個所述的太陽能收集器，進一步包括第二層與太陽能吸收基板之間的氣隙。
[0056]實施方式11:根據(jù)實施方式10所述的太陽能收集器，其中，致動器位于氣隙中。
[0057]實施方式12:—種用于控制太陽能收集器中的停滯的方法，包括:提供太陽能吸收基板和第一層;提供布置于第一層與太陽能吸收基板之間的第二層;將致動器耦接至太陽能吸收基板；以及，當太陽能收集器暴露于停滯溫度時使致動器膨脹以在第一層與第二層之間形成間隙。
[0058]實施方式13:根據(jù)實施方式12所述的方法，其中，第一層和第二層中的每一層包括彼此面對的表面形態(tài)并且限定界面，表面形態(tài)被構(gòu)造為在彼此對準時跨界面透射選擇部分的太陽能，并且根據(jù)ISO 9060:1990的測量，透射率大于或等于80%，并且其中當?shù)谝粚雍偷诙拥谋砻嫘螒B(tài)移動到對準之外時，根據(jù)ISO 9060:1990的測量，透過第一層的透光率小于或等于10%。
[0059]實施方式14:根據(jù)實施方式12至13中任一個所述的方法，其中第一層和第二層的相應(yīng)表面形態(tài)包括第一層與第二層之間的界面處的互補幾何構(gòu)造。
[0060]實施方式15:根據(jù)實施方式12至14中任一個所述的方法，其中致動器和太陽能吸收基板包括相同的熱膨脹系數(shù)。
[0061]實施方式16:根據(jù)實施方式12至15中任一個所述的方法，其中當表面形態(tài)彼此直接接觸時，根據(jù)ISO 9060:1990測量，透過第一層和第二層的透光率大于或等于80%的透射率。
[0062]實施方式17:根據(jù)實施方式12至16中任一個所述的方法，其中，根據(jù)ISO 9060:1990測量，在停滯溫度下透過第一層和第二層的透光率小于或等于5%的透明性。
[0063]實施方式18:根據(jù)實施方式12至17中任一個所述的方法，其中第一層和第二層包括選自聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯腈)，以及包括前述中至少一種的組合的聚合材料。
[0064]實施方式19:根據(jù)實施方式12至18中任一個所述的方法，進一步包括在第二層與太陽能吸收基板之間提供氣隙。
[0065]實施方式20:根據(jù)實施方式19所述的方法，進一步包括將致動器定位于氣隙中。
[0066]本文中公開的所有范圍包括端點，并且端點可彼此獨立地組合(例如，“高達25wt%，或更具體地，5￥1:%至2(^1:%”的范圍包括端點和范圍“5*1:%至25￥1:%”的所有中間值等)?！敖M合”包括共混物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物等。此外，本文中的術(shù)語“第一”、“第二”等并不表示任何順序、量、或重要性，而是用于確定一個元件不同于另一個。術(shù)語“一 (a)”和“一個(an)”和“該(the)”在本文中不表示數(shù)量限制，而應(yīng)被解釋為既包括單數(shù)也包括復(fù)數(shù)，除非本文中另有指示或明顯與上下文相矛盾。本文中使用的后綴“(一個或多個)”是指包括變化的術(shù)語的單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者，因此包括那個術(shù)語的一個或多個(如，膜(一個或多個)包括一個或多個膜)。貫穿本說明書提及的“一種實施方式”、“另一種【具體實施方式】”、“實施方式”等等，意思是與該實施方式一同描述的具體的要素(例如特點、結(jié)構(gòu)、和/或特征)包含在本文中描述的至少一種實施方式中，并且可以存在于或者不存在于其他的實施方式中。此夕卜，將理解的是，所描述的元件在不同的實施例中可以以任何適合的方式組合。
[0067]所有引用的專利、專利申請，和其它參考文獻以其全部內(nèi)容作為參考并入本文。然而，如果本申請中的術(shù)語與結(jié)合的參考文獻中的術(shù)語矛盾或沖突，則本申請的術(shù)語優(yōu)先于來自所結(jié)合的參考文獻的沖突術(shù)語。
[0068]雖然已經(jīng)描述了特定的實施方式，對于
【申請人】或本領(lǐng)域技術(shù)人員可以出現(xiàn)目前未預(yù)見的或可能未預(yù)見的替代、修改、變更、改進和實質(zhì)等同物。因此，提交的和可能修改的權(quán)利要求旨在包括所有這類替代、修改、變更、改進和實質(zhì)等同物。
【主權(quán)項】
1.一種太陽能收集器，包括: 太陽能吸收基板； 第一層和第二層，在所述太陽能吸收基板的上方，所述第一層和所述第二層中的每一層都包括彼此面對的相應(yīng)的表面形態(tài)并且限定界面，所述表面形態(tài)被構(gòu)造為當彼此對準時跨所述界面?zhèn)鬏斶x擇部分的太陽能，根據(jù)ISO 9060:1990測量，透光率大于或等于80%;以及 致動器，耦接至所述太陽能吸收基板并與所述太陽能吸收基板熱連通，所述致動器與所述第一層和所述第二層中的至少一個機械地耦接； 其中，所述致動器被構(gòu)造為從所述太陽能吸收基板接收熱能并且移動所述第一層和所述第二層，以將相應(yīng)的所述表面形態(tài)移動到對準之外，且根據(jù)ISO 9060:1990測量，透過所述第一層的透光率小于或等于10%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能收集器，其中，相應(yīng)的所述表面形態(tài)包括所述第一層與所述第二層之間的所述界面處的互補的幾何構(gòu)造。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的太陽能收集器，其中，每個幾何構(gòu)造包括梯形、鋸齒形、正弦形、薄片狀、三角形、abs(sin)形狀、擺線形狀，以及金字塔形幾何構(gòu)造中的至少一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的太陽能收集器，進一步包括位于所述第一層與所述第二層之間的中間層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能收集器，其中，所述中間層包括透光率等于所述第一層的透光率的材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的太陽能收集器，其中，所述致動器和所述太陽能吸收基板具有相同的熱膨脹系數(shù)。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的太陽能收集器，其中，所述致動器的熱膨脹系數(shù)大于所述太陽能吸收基板的熱膨脹系數(shù)。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的太陽能收集器，其中，根據(jù)IS09060:1990測量，在停滯溫度下，透過所述第一層和所述第二層的透光率小于或等于5%。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的太陽能收集器，其中，所述第一層和所述第二層包括選自聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯腈)，以及包括前述中至少一種的組合的聚合材料。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的太陽能收集器，進一步包括所述第二層與所述太陽能吸收基板之間的氣隙。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能收集器，其中，所述致動器定位在所述氣隙中。12.—種用于控制太陽能收集器中的停滯的方法，包括: 提供太陽能吸收基板和第一層； 提供布置在所述第一層與所述太陽能吸收基板之間的第二層； 將致動器耦接至所述太陽能吸收基板；以及 當所述太陽能收集器暴露于停滯溫度下時使所述致動器膨脹以在所述第一層與所述第二層之間形成間隙。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一層和所述第二層中的每一層都包括彼此相對的表面形態(tài)并且限定界面，所述表面形態(tài)被構(gòu)造為在彼此對準時跨所述界面?zhèn)鬏斶x擇部分的太陽能，根據(jù)ISO 9060:1990測量，透光率大于或等于80%，并且其中，當所述第一層和所述第二層的所述表面形態(tài)移動到對準之外時，根據(jù)ISO 9060:1990測量，透過所述第一層的透光率小于或等于10%。14.根據(jù)權(quán)利要求12至13中任一項所述的方法，其中，所述第一層和所述第二層的相應(yīng)的所述表面形態(tài)包括所述第一層與所述第二層之間的所述界面處的互補幾何構(gòu)造。15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的方法，其中，所述致動器和所述太陽能吸收基板包括相同的熱膨脹系數(shù)。16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項所述的方法，其中，當所述表面形態(tài)彼此直接接觸時，根據(jù)ISO 9060:1990測量，透過所述第一層和所述第二層的透光率大于或等于80%的透光率。17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項所述的方法，其中，根據(jù)ISO9060:1990測量，在所述停滯溫度下透過所述第一層和所述第二層的透光率小于或等于5%的透光度。18.根據(jù)權(quán)利要求12至17中任一項所述的方法，其中，所述第一層和所述第二層包括選自聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯腈)，以及包括前述中至少一種的組合的聚合材料。19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項所述的方法，進一步包括在所述第二層與所述太陽能吸收基板之間提供氣隙。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進一步包括將所述致動器定位于所述氣隙中。
【文檔編號】F24J2/48GK105992918SQ201580008276
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月16日
【發(fā)明人】馬塞爾·布龍納
【申請人】沙特基礎(chǔ)工業(yè)全球技術(shù)有限公司