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与流程

文档序号:26007218发布日期:2021-07-23 21:26阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种制造用于聚集电磁辐射的光学元件的方法,其包括以下步骤:

(a)提供第一透光玻璃基板,其具有在使用中使电磁辐射入射的前表面以及与所述前表面相对的后表面;

(b)将液态有机硅树脂施加到玻璃基板的后表面和/或前表面上;

(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一个或多个表面上延伸的微结构;

(d)使液态有机硅树脂固化,以形成微结构化透光有机硅覆层,

其中玻璃基板的要施加液态有机硅树脂的一个或多个表面被粗糙化。

2.根据权利要求1所述的方法,其中,模具的形状在步骤(c)中使得液态有机硅树脂采取在使用中使入射在光学元件上的电磁辐射聚集的微结构。

3.根据前述任一项权利要求所述的方法,其中,在步骤(a)之后并且在步骤(b)之前,所述方法还包括在玻璃基板的要施加液态有机硅树脂的一个或多个表面上形成纳米结构的步骤,优选包括在玻璃基板的要施加液态有机硅树脂的一个或多个表面上蚀刻折射率梯度结构,以使玻璃基板的表面粗糙化,优选其中纳米结构的高度为500nm,更优选为300nm。

4.根据前述任一项权利要求所述的方法,其中,在步骤(b)中,液态有机硅树脂的施加是通过将液态有机硅树脂的一个或多个液滴、汇集物或区块施加到表面上来进行的,在施加的步骤(b)期间一个或多个液滴、汇集物或区块不主动铺开形成连续的层。

5.根据前述任一项权利要求所述的方法,其中,在步骤(c)中,模具是热塑薄膜,其一个表面上形成有与液态有机硅树脂采取的在使用中使入射在光学元件上的电磁辐射聚集的微结构相反的微结构,所述热塑薄膜优选是柔性热塑薄膜,并且更优选是从聚丙烯薄膜和聚乙烯薄膜中选择的热塑薄膜。

6.根据前述任一项权利要求所述的方法,其中,在步骤(c)中,使液态有机硅树脂与模具接触包括优选使用压辊使热塑薄膜的形成有微结构的表面压住液态有机硅树脂,以使液态有机硅树脂采取所述微结构的形状,并且优选其中使热塑薄膜压住液态有机硅树脂还将液态有机硅树脂铺开,从而形成在玻璃基板的所选的表面上延伸的连续覆层。

7.根据前述任一项权利要求所述的方法,其中,在步骤(d)中,使用温度和时间的组合来执行固化,并且优选不包括使用uv辐射来引发固化过程。

8.根据前述任一项权利要求所述的方法,其中,在固化的步骤(d)之后并且在模具为压模或热塑薄膜的形式的情况下,使模具在经固化的透光有机硅覆层上留在原位,以在覆层用作光学元件之前充当其保护层。

9.根据前述任一项权利要求所述的方法,其中,所述方法还包括以下步骤:

(e)从微结构化透光有机硅覆层上去除模具,

优选其中模具为热塑薄膜的形式,并且步骤(e)包括将所述热塑薄膜从有机硅覆层上剥离。

10.一种用于聚集电磁辐射的光学元件,其包括:

第一透光玻璃基板,其具有在使用中使电磁辐射入射的前表面以及与所述前表面相对的后表面;以及

位于基板的后表面和/或前表面上的透光有机硅覆层,

其中有机硅覆层上形成有使入射在光学元件上的电磁辐射聚集的微结构,并且

其中玻璃基板的形成有有机硅覆层的一个或多个表面被粗糙化。

11.根据权利要求10所述的光学元件,其中,在有机硅覆层的不与玻璃基板接触的一侧上设置有保护膜,所述保护膜优选为热塑薄膜,更优选为形成有与形成在有机硅覆层上的微结构相反并与有机硅覆层上的微结构配合的微结构的热塑薄膜。

12.根据前述任一项权利要求所述的方法或光学元件,其中,透光有机硅是从聚合的硅氧烷或聚硅氧烷、优选聚二甲基硅氧烷(pdms)组成的组中选择的类型。

13.根据前述任一项权利要求所述的方法或光学元件,其中,玻璃基板的要施加液态有机硅树脂的一个或多个表面的表面粗糙化是高度为800nm、更优选为600nm、更优选为500nm、更优选为400nm、最优选为300nm的纳米结构的形式,和/或其中玻璃基板的要施加液态有机硅树脂的一个或多个表面的表面粗糙化是高度为50nm以上、优选为100nm以上、最优选为200nm以上的纳米结构的形式,并且优选其中所述纳米结构的高宽比为0.5至1。

14.根据前述任一项权利要求所述的方法或光学元件,其中,粗糙化的表面的rz值在50nm至800nm的范围内、更优选在100nm至600nm的范围内、最优选在200nm至400nm的范围内,和/或其中通过在玻璃基板上蚀刻出折射率梯度结构来提供粗糙化的表面。

15.根据前述任一项权利要求所述的方法或光学元件,其中,玻璃基板的最小前表面面积为0.25m2、更优选最小前表面面积为0.5625m2、更优选最小前表面面积为1m2,和/或其中玻璃基板的最大面积为4m2

16.根据前述任一项权利要求所述的方法或光学元件,其中,光学元件用于聚集光、优选聚集太阳辐射。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的光学元件,其中,光学元件还包括第二透光玻璃基板,优选其中在第一透光玻璃基板的后表面上设置有透光有机硅覆层的情况下将第二透光玻璃基板放置在第一透光玻璃基板的后方,或者,在第一透光玻璃基板的前表面上设置有透光有机硅覆层的情况下将第二透光玻璃基板放置在第一透光玻璃基板的前方。

18.根据权利要求17所述的光学元件,其中,第二透光玻璃基板不被放置为与第一透光玻璃基板进行接触或者与第一透光玻璃基板上的透光有机硅覆层进行接触。

19.根据权利要求17或18所述的光学元件,其中,第二透光玻璃基板的前表面和/或后表面上具有抗反射覆层。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的光学元件,其中,第二透光玻璃基板在第二透光玻璃基板的前表面和/或后表面上还包括形成有微结构的透光有机硅覆层,并且其中第二透光玻璃基板的形成有透光有机硅覆层的一个或多个表面被粗糙化。

21.一种太阳能聚光器,其包括至少一个根据权利要求10至20中任一项所述的光学元件,优选还包括被定位为用于接收穿过光学元件且通过光学元件聚集的辐射的一个或多个太阳能收集器或接收器,和/或优选还包括用于一个或多个光学元件的支撑件,和/或优选还包括允许调节一个或多个光学元件相对于入射辐射的位置、优选允许一个或多个光学元件被放置成使得入射辐射与一个或多个光学元件的平面正交的支座。

22.一种制造太阳能聚光器的方法,其包括以下步骤:

i)提供用于聚集太阳辐射的一个或多个光学元件,所述一个或多个光学元件包括:

第一透光玻璃基板,其具有在使用中使电磁辐射入射的前表面以及与所述前表面相对的后表面;以及

位于基板的后表面和/或前表面上的透光有机硅覆层,

其中透光有机硅覆层上形成有在使用中使入射在光学元件上的太阳辐射聚集的微结构,并且

其中玻璃基板的形成有透光有机硅覆层的一个或多个表面被粗糙化;

ii)将一个或多个光学元件设置成使太阳辐射聚集到一个或多个聚焦区;

iii)在每个聚焦区处放置太阳能收集器。

23.根据权利要求22所述的制造太阳能聚光器的方法,其中,一个或多个光学元件各自是根据权利要求10至20中任一项所述的光学元件,和/或其中太阳能聚光器是根据权利要求21所述的太阳能聚光器,和/或其中所述方法还包括制造一个或多个根据权利要求1至9或12至16中任一项所述的光学元件。

24.根据权利要求23所述的制造太阳能聚光器的方法,其中,光学元件是根据权利要求1至9或12至16中任一项制造的,所述方法包括根据权利要求9的步骤(e),和/或其中在使用根据权利要求10至20中任一项所述的光学元件并且在透光有机硅覆层的结构化侧上包括保护膜的情况下所述方法优选还包括在步骤ii)之前去除保护膜的步骤。

25.一种制造用于在玻璃基板上成形液态有机硅树脂的模具的方法,其中,所述模具是热塑薄膜,其一个表面上形成有微结构,所述微结构与有机硅覆层采取的在使用中使入射在光学元件上的电磁辐射聚集的微结构相反,所述方法包括以下步骤:

-提供旋转挤出涂布辊,以使用热塑性材料执行聚合物挤出涂布工艺,所述挤出涂布辊在其表面上形成有微结构;

-保持旋转挤出涂布辊的温度低于热塑性材料的凝固温度;

-使载体箔在旋转挤出涂布辊与旋转反压辊之间在与旋转挤出涂布辊的旋转速度对应的给定速度下移动;

-在移动的载体箔与旋转挤出涂布辊之间连续施加热塑性材料的熔体,由此使热塑性熔体在与挤出涂布辊接触时凝固,从而在载体箔上形成固态微结构化热塑性覆层。


技术总结
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。

技术研发人员:亨里克·普拉诺夫;玛丽亚·马楚克
受保护的技术使用者:海利亚克有限公司
技术研发日:2019.12.11
技术公布日:2021.07.23
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