CN104854412B - 光学选择膜 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种有助于高效地将光转换为热的光学选择膜。本发明的光学选择膜特征在于，至少包括含Ag层和与含Ag层邻接配置的Ag扩散防止层，Ag扩散防止层含有FeSiX(X＝1～2)。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学选择膜。
背景技术
虽然众所周知将太阳的光能直接转换为电的太阳能发电，然而近年来，一种首先将太阳的光能转换为热，之后利用该热进行发电的太阳能利用***备受关注。众所周知，在该太阳能利用***中，通过聚光部对太阳能进行会聚，然后利用所会聚的太阳能，加热容器或者流路内的热介质(油、溶解盐、熔融钠等)。然后，研究在容器或者流路的表面提供覆盖物、薄膜等，以此促进利用所会聚的太阳能进行的热介质的加热。
例如，在专利文献1中，提出一种吸收表面涂层，其是一种由红外区域反射层、在反射层的上方配置的至少一层的吸收层、以及在吸收层的上方配置的反射防止层所构成的，特别是用于抛物收集器(parabola connector)的吸收管的选择吸收放射线的表面涂层，其特征在于，反射层向至少双层的阻挡层上配置，并且至少双层的阻挡层中的第二阻挡层由SiOx化合物所构成。
专利文献1：日本特开2009-198170号公报
然而，现状下期待一种促进所会聚的太阳光对热介质的加热而更加高效地将光转换为热的太阳能利用***。根据这种需求，通过本发明人专心研究的结果而得出了本发明。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种有助于高效地将光转换为热的光学选择膜。
用于实现上述目的的手段为以下的第(1)项～第(7)项。
(1)光学选择膜至少包括含Ag层和与该含Ag层邻接配置的Ag扩散防止层，上述Ag扩散防止层含有FeSiX(X＝1～2)。
(2)根据第(1)项所述的光学选择膜，上述FeSiX为FeSi2(X＝2)。
(3)根据第(2)项所述的光学选择膜，上述FeSi2为β-FeSi2。
(4)根据第(2)项所述的光学选择膜，上述FeSi2为α-FeSi2。
(5)根据第(1)项～第(4)项的任一项所述的光学选择膜，上述含Ag层为红外线反射膜。
(6)根据第(1)项～第(5)项的任一项所述的光学选择膜，其通过至少将上述含Ag层与上述Ag扩散防止层按照该顺序层叠而成。
(7)根据第(1)项～第(5)项的任一项所述的光学选择膜，其通过至少将上述Ag扩散防止层、上述含Ag层与上述Ag扩散防止层按照该顺序层叠而成。
根据本发明，提供一种有助于高效地将光转换为热的光学选择膜。
附图说明
图1是作为本发明的光学选择膜的一个实施方式的光学选择膜1的剖面示意图。
图2是作为本发明的光学选择膜的另一个实施方式的光学选择膜2的剖面示意图。
图3是实施例1中制成的光学选择膜3的剖面示意图。
图4是实施例1中制成的光学选择膜3的加热前后的剖面示意图。
图5是表示将实施例1中制成的光学选择膜3以700℃加热1小时后的光学特性的结果的图。
图6是比较例1中制成的膜4的剖面示意图。
图7是比较例1中制成的膜4的加热前后的剖面示意图。
图8是表示将比较例1中制成的膜4以700℃加热1小时后的光学特性的结果的图。
图9是表示比较例1的结果的光学显微镜照片。
具体实施方式
(1)光学选择膜
本发明的光学选择膜是至少包括含Ag层和与含Ag层邻接配置的Ag扩散防止层的光学选择膜，其特征在于，Ag扩散防止层含有FeSiX(X＝1～2)。本发明的光学选择膜能够有助于高效地将光转换为热。即，在对本发明的光学选择膜进行加热时，构成本发明的光学选择膜的Ag扩散防止层有助于防止含Ag层的Ag(银)向构成光学选择膜的其他的层扩散，维持稳定的光学特性。本发明的光学选择膜利用所会聚的太阳光以及热介质进行加热的温度可以为400℃以上，优选为600℃以上，更加优选为700℃以上。本发明的光学选择膜在使用时即使暴露在高温下，也能够维持稳定的光学特性。
构成本发明的光学选择膜的含Ag层含有Ag(银)，Ag(银)可以是由单一的银元素所构成的纯金属，可以是银元素与其他的金属元素所构成的银合金，也可以是银元素与非金属元素所构成的银的金属形态物质。作为其他的金属元素，例如列举有金(Au)、铜(Cu)、Pd(钯)等。作为非金属元素，例如列举有Si(硅)。
构成本发明的光学选择膜的含Ag层可以按照任意的比例含有Ag(银)，优选按照80vol％～100vol％以上的比例含有Ag(银)。
构成本发明的光学选择膜的Ag扩散防止层与含Ag层邻接配置。所谓邻接配置是指，Ag扩散防止层的至少一部分与含Ag层的至少一部分接触配置。在本发明的光学选择膜中，优选Ag扩散防止层层叠于含Ag层。
构成本发明的光学选择膜的Ag扩散防止层可以按照任意的比例含有FeSiX(X＝1～2)，优选按照80vol％～100vol％以上的比例含有FeSiX。
优选构成本发明的光学选择膜的Ag扩散防止层所含有的FeSiX为FeSi2(X＝2)。通过Ag扩散防止层含有FeSi2(X＝2)，本发明的光学选择膜能够有助于更加高效地将光转换为热。
优选构成本发明的光学选择膜的Ag扩散防止层所含有的FeSi2(X＝2)为β-FeSi2。通过Ag扩散防止层含有β-FeSi2，本发明的光学选择膜能够有助于更加高效地将光转换为热。
优选构成本发明的光学选择膜的Ag扩散防止层所含有的FeSi2(X＝2)为α-FeSi2。通过Ag扩散防止层含有α-FeSi2，本发明的光学选择膜能够有助于高效地将光转换为热。
优选构成本发明的光学选择膜的含Ag层为红外线反射膜。红外反射膜的厚度只要起到本发明的效果便可以为任意的厚度，优选为至少100nm的厚度。另外，构成本发明的光学选择膜的含Ag层也可以为光吸收层。
在构成本发明的光学选择膜的含Ag层为光吸收层的情况下，可以为金属陶瓷层(Ceramic+Metal＝Cermet)。构成本发明的光学选择膜的金属陶瓷层可以由银粒子或者银纳米粒子与氧化铝(Al2O3)的复合材料所构成，可以由银粒子或者银纳米粒子与氧化锆(ZrO或者ZrO2)的复合材料所构成，也可以由银粒子或者银纳米粒子与二氧化硅(SiO2)的复合材料所构成。金属陶瓷层的厚度优选为60nm～180nm，更加优选为80nm～150nm。
本发明的光学选择膜可以包括透明电介质层作为反射防止层。构成本发明的光学选择膜的透明电介质层并不被特别限定，例如列举有SiO2层、Al2O3层、AlN层等，优选SiO2层。构成本发明的光学选择膜的透明电介质层的厚度只要起到本发明的效果便可为任意的厚度，优选为10nm～500nm的厚度。
本发明的光学选择膜能够通过众所周知的任意的制造方法而得到。例如，能够使本发明的光学选择膜的基板的基板温度处于室温，并利用物理气相沉积(PVD)、溅射等，来制造本发明的光学选择膜。
以下，参照图1以及图2对本发明的光学选择膜进行更加详细的说明。应予说明，本发明的光学选择膜在不脱离本发明的目的以及主旨的范围内，并不局限于图1以及图2的本发明的实施方式。
图1是作为本发明的光学选择膜的一个优选的实施方式的光学选择膜1的剖面示意图。本发明的实施方式所涉及的光学选择膜1为在含Ag层(11)的上方层叠Ag扩散防止层(12)而形成的。光学选择膜1为Ag扩散防止层(12)层叠于含Ag层(11)的单面的光学选择膜。
图2是作为本发明的光学选择膜的另一个优选的实施方式的光学选择膜2的剖面示意图。本发明的实施方式所涉及的光学选择膜2为在Ag扩散防止层(21)的上方层叠含Ag层(22)，并且在含Ag层(22)的上方层叠Ag扩散防止层(23)而形成的。光学选择膜2为Ag扩散防止层(21)以及Ag扩散防止层(23)层叠于含Ag层(22)的双面的光学选择膜。
以下，提供用于对本发明进行更加具体的说明的实施例。应予说明，本发明在不脱离其目的以及主旨的范围内，并不局限于以下的实施例。
(实施例1)
制成图3所示的光学选择膜3。在室温下，通过以Ag(银)为目标进行溅射而将Ag层(31)层叠于石英基板(不图示)，接着，通过以FeSi2为目标进行溅射而将FeSi2层(32)层叠于Ag层(31)的上方，由此成膜光学选择膜3。
接着，以700℃对光学选择膜3进行加热1小时。图4表示光学选择膜3的加热前后的剖面示意图。如图4所示，能够理解Ag层(31)所含有的Ag(银)粒子(33)在加热后，不向FeSi2层(32)扩散。
接下来，为了验证Ag层(31)所含有的Ag(银)粒子(33)在加热后不向FeSi2层(32)扩散，而将加热后的光学选择膜3的光学特性的实测值与光学选择膜3的光学特性的计算值进行比较并进行评价。
首先，成膜作为加热后的光学选择膜3的构成层的Ag层(31)以及FeSi2层(32)各自的单层膜，使用光谱椭偏仪以及光谱仪进行测定，并根据利用光谱椭偏仪所得的测定数据以及利用光谱仪所测定的反射率特性以及透过率特性，分别计算光学选择膜3的Ag层(31)的光学常量(折射率n1、消光系数k1)以及FeSi2层(32)的光学常量(折射率n2、消光系数k2)。以计算出的Ag层(31)的光学常量(折射率n1、消光系数k1)以及FeSi2层(32)的光学常量(折射率n2、消光系数k2)为基础，使用多层膜近似，计算光学选择膜3的光反射率(％)(对于膜厚而言，FeSi2层相当于25nm，Ag层相当于100nm。)。图5表示对利用光谱仪所测定的光学选择膜3的光反射率(％)的实测值与光反射率的计算值进行比较的结果。
如图5所示，确认到光学选择膜3的光反射率(％)的实测值与计算值在整个波长区域几乎一致，加热后的Ag层(31)的红外线反射功能并未降低。因此，验证了如上述的图4所示那样，Ag层(31)所含有的Ag(银)粒子(33)在加热后，并未向FeSi2层(32)扩散。
(比较例1)
制成图6所示的膜4。在室温下，通过以Ag(银)为目标进行溅射而将Ag层(34)层叠于石英基板(不图示)，接着，通过以SiO2为目标进行溅射而将SiO2层(35)层叠于Ag层(34)的上方，由此成膜膜4。
接着，以700℃对膜4进行加热1小时。图7表示膜4的加热前后的剖面示意图。如图7所示，能够理解Ag层(34)所含有的Ag(银)粒子(36)在加热后，遍及膜4整体而扩散。
接下来，为了验证Ag层(34)所含有的Ag(银)粒子(36)在加热后，遍及膜4整体而扩散，而将加热后的膜4的光学特性的实测值与膜4的光学特性的计算值进行比较并进行评价。
首先，成膜作为加热后的膜4的构成层的Ag层(34)以及SiO2层(35)各自的单层膜，利用光谱椭偏仪以及光谱仪进行测定，并根据利用光谱椭偏仪所得的测定数据、以及利用光谱仪所测定的反射率特性以及透过率特性，分别计算膜4的Ag层(34)的光学常量(折射率n1、消光系数k1)以及SiO2层(35)的光学常量(折射率n3、消光系数k3)。以计算出的Ag层(34)的光学常量(折射率n1、消光系数k1)以及SiO2层(35)的光学常量(折射率n3、消光系数k3)为基础，使用近似多层膜，计算膜4的光反射率(％)(对于膜厚而言，SiO2层相当于100nm，Ag层相当于100nm。)。图8表示对利用光谱仪所测定的膜4的光反射率(％)的实测值与光反射率的计算值进行比较的结果。
如图8所示，确认到膜4的光反射率(％)的实测值与计算值有很大不同，对于实测值而言，从约1000nm的波长开始，光反射率(％)约降低至40％，加热后的Ag层(34)的红外线反射功能降低。因此，验证了如上述的图7所示那样，Ag层(34)所含有的Ag(银)粒子(36)在加热后，遍及膜4的整体而扩散。
并且，如图9的光学显微镜照片所示，确认到Ag层(34)所含有的Ag(银)粒子(36)在加热后，遍及膜4整体而扩散，Ag(银)粒子(37)与SiO2粒子(38)由于Ag(银)粒子(37)的扩散而混在一起。
符号说明：
1…光学选择膜；2…光学选择膜；3…通过实施例1所制成的光学选择膜；4…通过比较例1所制成的膜；11…含Ag层；12…Ag扩散防止层；21…Ag扩散防止层；22…含Ag层；23…Ag扩散防止层；31…Ag层；32…FeSi2层；33…Ag(银)粒子；34…Ag层；35…SiO2层；36…Ag(银)粒子；37…Ag(银)粒子；38…SiO2粒子。
Claims (7)
1.一种光学选择膜，其至少包括含Ag层和与该含Ag层邻接配置的Ag扩散防止层，
所述光学选择膜的特征在于，
该Ag扩散防止层含有FeSiX，其中，X＝1～2。
2.根据权利要求1所述的光学选择膜，其特征在于，
所述FeSiX为FeSi2。
3.根据权利要求2所述的光学选择膜，其特征在于，
所述FeSi2为β-FeSi2。
4.根据权利要求2所述的光学选择膜，其特征在于，
所述FeSi2为α-FeSi2。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的光学选择膜，其特征在于，
所述含Ag层为红外线反射膜。
6.根据权利要求1～4的任一项所述的光学选择膜，其特征在于，
所述光学选择膜通过至少在所述含Ag层的上方层叠所述Ag扩散防止层而成。
7.根据权利要求1～4的任一项所述的光学选择膜，其特征在于，
所述光学选择膜通过至少在所述Ag扩散防止层的上方层叠所述含Ag层、进而在所述含Ag层的上方层叠所述Ag扩散防止层而成。
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