抛物面反光镜技术优化方案

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：反光镜由反射材料、基材和保护膜构成。用于将反光镜固定在支撑机构上的陶瓷垫用特种胶固定在抛物面反光镜上。考虑到环境问题，反光镜的保护层不含铜和铅。

反光镜由反射材料、基材和保护膜构成。以基材为玻璃的玻璃镜为例，在槽式太阳能热发电中，常用的是以反射率较高的银或铝为反光材料的抛物面玻璃背面镜，然后在银或铝反光层背面再喷涂一层或多层保护膜。因为要有一定的弯曲度，其加工工艺较平面镜要复杂得多。反射率是反光镜最重要的性能，反射率随反光镜使用时间的延长而降低，主要原因是：①环境中粉尘、废气等引起的污染；②紫外线照射引起的老化；③风载荷和自重等引起的变形等。

为了减少这些问题，反光镜的设计制造要符合以下几点要求：①便于清扫或替换；②具有良好的环境适应性；③重量轻且具有良好的强度；④价格合理。

目前尽管出现了一些低成本的替代型抛物面聚光镜，但真正大规模应用于商业化太阳能热发电站的抛物面聚光镜还是厚玻璃抛物面聚光镜，主要体现在户外的持久性和高反射率特性。

1.厚玻璃抛物面反光镜

Luz公司的LS系列槽式聚光器一直使用厚玻璃抛物面反光镜作为系统的聚光设备，与桁架结构形成整体聚光器。这种厚玻璃反光镜由Flagsol公司提供，由2.5～5mm厚的低铁浮法玻璃加热成型制成，玻璃的太阳光透射率达98%以上。该玻璃经过在精确的抛物面模具上用特制的烤炉加热，制成抛物面形状。然后在抛物面玻璃上仰面镀银，并在银层上喷涂几层保护层，防止银过快氧化。用于将反光镜固定在支撑机构上的陶瓷垫用特种胶固定在抛物面反光镜上。该反光镜的太阳光谱反射率达93.5%，能将98.5%的反射光聚焦到集热管上。

这种镜的支撑效果较好，能够保持较高的反射率，使用15年以上还能够清洗到与新产品一样的反射率。通过优化设计，其破碎率大大降低。为降低聚光区边缘地带聚光镜的破碎率，Flagsol公司在SEGSⅦ-Ⅸ聚光区边缘地带换装5mm厚的抛物面反光镜，并开发了新型反光镜固定件，将风载荷转化到支撑钢结构上。考虑到环境问题，反光镜的保护层不含铜和铅。

2.替代型抛物面反光镜

由于厚玻璃反光镜昂贵的成本、复杂的加工工艺以及易破碎的缺点，厚玻璃抛物面反光镜的替代品研究已经进行了20多年。以下是较有前景的几种玻璃抛物面反光镜的替代品。

（1）SAIC超薄玻璃镜

SAIC超薄玻璃镜是一种具有坚硬保护层的前表面反光镜，由SAIC和NREL开发。其材料通过离子束辅助薄膜沉积方法得到一层可清洗、坚硬的密集氧化铝保护层薄膜。该材料可以用聚合底层或刚底层在锟涂机上制得。NREL还开发了另外两种硬质保护层，用于前表面反光镜，其光学性能、耐久性及使用寿命与Luz公司的FSM相似。

（2）铝反光镜

德国Alanod公司使用的抛光的铝基片、强化铝反射层和一种氧化铝保护表层开发出一种前表面铝反光镜。在现场应用中，该反光镜使用初期的太阳光谱发射率达93%以上，具有耐磨、耐腐蚀的保护层，使用寿命达10年以上。同时，该公司还开发了一种镀银的铝基反光镜，太阳光谱反射率达到了95%。

此外，正在研发中的反光镜替代品还有很多，如薄玻璃反光镜、前表面反光镜、层状全聚合体反光镜、多层银-聚合体反光镜等，但由于反射率、户外耐久性等原因，都没有实现大规模的商业应用。

抛物面反光镜技术优化方案

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