用于高溫應用的襯里材料或反射材料制造技術

本發明專利技術涉及襯里材料或反射材料及其制備方法，所述材料特別用于在腐蝕性氣氛中的高溫應用。該材料包括紅外線反射層，在該紅外線反射層上沉積有氮化物層作為屏障層。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于高溫應用的襯里材料或反射材料及其制備方法。特別地，本專利技術涉及用于高溫應用的暴露于化學侵蝕性氣氛的襯里材料。
技術介紹
在復合半導體基礎上的薄層太陽能電池或者說模塊的制備在其核心工藝、吸收層制備中通常與在含硒和/或含硫氣氛下的400至800°C的溫度關聯。這類設施的加熱通常借助陶瓷加熱元件進行。特別地，在這些加熱元件的區域內，設施的溫度特別高，從而使得在此處可能強化地出現加熱元件本身的或與加熱元件相鄰的襯里的腐蝕性侵蝕。在實踐中通常使用不銹鋼或陶瓷作為襯里材料。已經表明，這些材料在腐蝕性侵蝕和高溫的共同作用下必須定期進行更換，并且因此被視作耗材。因此，不僅由于需要更換襯里材料導致高成本，而且基于襯里材料的腐蝕性侵襲和伴隨與此的分解可出現已制備的半導體構造元件的、例如太陽能電池的吸收層的污染。
技術實現思路
相對于此，本專利技術的任務在于提供減少現有技術的所述缺點的襯里材料或反射材料。特別地，本專利技術的任務是提供一種襯里材料或反射材料，該襯里材料或反射材料具有反射紅外線的性能，并且該襯里材料或反射材料具有與已知襯里材料相比更高的穩定性。本專利技術的任務通過根據獨立權利要求中之一的用于高溫應用的襯里材料或反射材料以及用于制備襯里材料或反射材料的方法就得以解決。本專利技術的特別的實施方式和改進方案取自相應的從屬權利要求。本專利技術涉及用于高溫應用的、特別是設置用于爐的襯里材料或反射材料。高溫應用被理解為超過200°C、優選超過400°C的使用溫度。依據本專利技術的材料不僅設置為例如以片或瓷磚的形式的、覆蓋設施的壁的襯里材料，而且設置為反射材料，例如用于陶瓷熱輻射器的加襯。顯而易見的是，該材料不僅可以以平坦的實施方案提供，而且可以以彎曲形式或者以例如拋物線式構造的反射器的形式提供。同樣地，該材料也可以具有留空部、例如鉆孔、通孔或類似物。該材料優選具有大于1mm的厚度、特別優選1.5至2mm的厚度。依據本專利技術的襯里材料或反射材料包括玻璃陶瓷基底。在此是適合用于在高溫范圍內的應用的所謂的零膨脹材料。可例如使用具有如下組成的玻璃陶瓷：60-73.0重量%、優選50-75重量%的SiO2；15-25.0重量%的A12O3；2.2-5.0重量%的Li2O；0–5.0重量%的CaO+SrO+BaO；0–5.0重量%的TiO2；0–5.0重量%的ZrO2；0–4.0重量%的ZnO；0–3.0重量%的Sb2O3；0–3.0重量%的MgO；0–3.0重量%的SnO2；0–2.0重量%的P2O5；0–1.5重量%的As2O3；0–1.2重量%的Na2O+K2O，其中相應的比例落入如下給定的范圍內：0–1.0重量%的Na2O，0–0.5重量%的K2O；和0–1.0重量%的著色氧化物；可選的澄清劑、如Sb2O3、As2O3、SnO2、Ce2O3、氟和/或溴。在玻璃陶瓷基底上涂覆有紅外線反射層。該涂層一方面使得依據本專利技術的材料作為反射材料用于例如陶瓷輻射器的加襯成為可能，另一方面依據本專利技術的材料也可用于整個設施、由其是爐的加襯。在此有利的是，在現有的設施中，陶瓷輻射器的熱功率能夠由于反射到內腔中的紅外線降低，而不減少到待制備結構元件中的能量輸入。基于因此減少的熱功率，陶瓷輻射器具有顯著升高的壽命。紅外線反射層被理解為這樣的層，該層的材料具有如下性能：在1100至2000nm的波長范圍內具有50%或更大的反射率。此外在反射層上涂覆有作為防氧化保護或防化學侵蝕保護的屏障層。該屏障層因此保護紅外線反射層和/或基底免受氧化和腐蝕性侵蝕。對于在紅外范圍內的射線，屏障層基本上是可穿透的。因此，紅外線反射層與屏障層在800和2000nm之間的波長范圍內的反射率之比平均大于2、優選大于3、并且特別優選大于5。在本專利技術的優選的實施方式中，紅外線反射層與屏障層在1100和2000nm之間、優選800和2000nm之間的整個波長范圍內的反射率的比例大于2、優選大于3、并且特別優選大于5。對于屏障層，可以使用在紅外范圍內雖然僅具有很小的反射率但是在高溫下相對化學侵蝕具有良好穩定性的材料。依據本專利技術的材料是惰性的并且在爐氣氛中特別不產生半導體毒物（Halbleitergifte）。這優選地同樣適用于紅外線反射材料以及其上布置的屏障層。基于已提到的屏障層，也在化學侵蝕性氣氛中在高溫應用的情況下大大提高了依據本專利技術的材料的穩定性，從而使得其使用時間可相對于傳統材料得以延長，并且服務時間的間隔、也就是直至更換襯里材料的時間段可顯著提高。優選地，紅外線反射層直接布置在陶瓷基底上，且屏障層直接布置在紅外線反射層上。但是顯而易見的是，依據本專利技術的材料還可包括其它的層，例如用于多個層的更好附著的中間層。優選地，屏障層形成復合組件的最外層，所述復合組件由復合材料和其上涂覆的層組成。在本專利技術的優選的實施方式中，屏障層包括氮化物，特別地，屏障層基本上由一種氮化物制成。本專利技術人已經發現，氮化物層在高溫和特別由氧、硫或硒的化學侵蝕下具有特別好的屏障效果。作為屏障層，通常使用孔隙度小于1%（計算的孔隙率）的層。通常地，氧化物、特別是氧化硅在已提到的腐蝕性材料的情況下適合于作為針對屏障層的合適材料。但是本專利技術人已經發現，氧化層、特別是由氧化硅制成的氧化層會導致體系特別在大于700°C的溫度下退化，與之相反在使用氮化物層的情況下紅外線反射性能即使在700°C或更大的熱力負載下僅微弱變化。特別地設置使用氮化硅、氮氧化硅、氮化鋁、氮化鈦鋁和/或氮化鋯。在本專利技術的優選的實施方式中使用氮化鈦作為紅外線反射層。氮化鈦是惰性材料，該惰性材料可以依賴于層厚度地從可見光譜范圍、也就是從500nm的波長起反射射線。在紅外范圍內可以達到70至80%的反射率。在本專利技術的優選的實施方式中，紅外線反射層具有在20和500nm之間、優選在50和200nm之間的厚度。已經表明，100nm厚度的層已經足夠達到約70%的在紅外范圍內的反射率。更厚的層，例如400nm和更多導致約80%的更為改善的反射率，但是合乎邏輯地在制備中明顯更耗費且與更高的成本關聯。屏障層可以具有在5和500nm之間、優選在20和100nm之間的厚度。已經表明，例如30nm的相對本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.21 DE 102010024495.31.用于高溫應用、特別是用于爐的襯里材料或反射材料，所述襯
里材料或反射材料包括玻璃陶瓷基底，所述玻璃陶瓷基底具有紅外線
反射層，其中，在所述紅外線反射層上布置有屏障層作為防氧化保護
和防腐蝕性化學侵蝕保護，其中，所述紅外線反射層與所述屏障層在
800和2000nm之間的波長范圍內的反射率之比平均大于2。
2.根據權利要求1所述的襯里材料或反射材料，其特征在于，所
述屏障層包括氮化物，特別是基本上由氮化物制成。
3.根據權利要求2所述的襯里材料或反射材料，其特征在于，所
述屏障層包括氮化硅、氮氧化硅、氮化鋁、氮化鈦鋁和/或氮化鋯。
4.根據前述權利要求任一項所述的襯里材料或反射材料，其特征
在于，所述紅外線反射層包括氮化鈦，特別是由氮化鈦制成。
5.根據前述權利要求任一項所述的襯里材料或反射材料，其特征
在于，所述紅外線反射層具有在20和500nm之間、優選在50和200nm
之間的厚度。
6.根據前述權利要求任一項所述的襯里材料或反射材料，其特征
在于，所述屏障層具有在5和500nm之間、優選20和100nm...

【專利技術屬性】
技術研發人員：克里斯蒂安·亨，伊夫琳·魯迪吉爾沃伊特，羅蘭德·勒魯，法爾克·加貝爾，
申請(專利權)人：肖特公開股份有限公司，
類型：
國別省市：