Преобразователи энергии солнечного излучения зарекомендова­ли себя как надежные и эффективные источники электроэнергии, например, на борту космических аппаратов, как датчики инфор­мации о спектральном составе и направлении солнечных лучей, как простые и безотказные элементы систем автоматики и ориен­тации летательных аппаратов.

Преобразователи солнечной энергии могут широко исполь­зоваться не только в системах малой автономной энергетики и автоматики, но и в повседневном быту и в промышленной энерге­тике. Создание и успешная опытная эксплуатация первых домов с солнечным отоплением и кондиционированием, применение фотогенераторов для питания радиоприемников, телевизионных установок, радиостанций, маяков, речных и морских буев, инте­ресные и вполне осуществимые проекты больших солпечных элек­тростанций, использующих как солнечные теплоэнергетические, так и фотоэлектрические преобразователи — несомненные свиде­тельства больших перспектив солнечной энергетики [2, 7, 11, 16, 206-211].

Большую роль в обеспечении высокого КПД и длительного срока службы солнечных батарей в космосе и систем автономной малой энергетики на Земле сыграли оптимизированные селектив­ные оптические поверхности и покрытия. Еще большее значение будут иметь эти элементы преобразователей солнечной энергии в будущем. Напомним лишь два примера из многих, приведенных в книге: с помощью селективных покрытий с высоким отношением интегральных оптических коэффициентов а,/е можно получить эффективность поверхности, превышающую 90% (см. главу 3); про­зрачные в солнечной и белые в инфракрасной области селек­тивные покрытия позволили создать фототермопреобразователп, преобразующие солпечпое излучение одновременно в электриче­скую и тепловую энергию с суммарным КПД, достигающим 7й — 80% (см. главу 4).

Очень важным для широкого развития солнечной энергетики является удешевление используемых материалов, разработка автоматизированной технологии производства, увеличение срока службы гелиоустановок в разнообразных климатических условиях

Все эти требования в полной мере относятся и к селективным покрытиям оптических поверхностей преобразователей солнечной энергии.

Разработка кремниевых фотоэлементов с селективной прием­ной поверхностью (высокое отношение ас/е) и низким последова­тельным сопротивлением [212], успешные испытания вакууми — рованной конструкции коллектора солнечной радиации, в котором солнечные элементы будут надежно защищены от окружающей среды [213], говорят о реальной возможности создания в ближай­шем будущем фототермических солнечных установок для эффек­тивного преобразования одновременно в электрическую и тепло­вую энергию как однократного, так и концентрированного сол­нечного излучения в самых неблагоприятных климатических условиях.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследова­ния, разработанные простые и хорошо воспроизводимые приемы создания селективных поверхностей, легко поддающиеся автома­тизации, возможность получения покрытий, свойства которых близки к оптимальным и стабильны в течение многих лет эксплуатации — все это говорит о том, что проблемы, возни­кающие в ходе развития новой области солнечной энергетики, ■будут успешно решены.

[1] + /;_! »> ЄХР (— 2t(Pj) ’

[2] — Гсп легированного слоя; 2, 3,4, $ и в — со слоями сильнолегироваиного Si 11-типа (с концентрацией примесей 2-Ю3" сы-°) при (л — 0,5; 0,75; 1,0; 1,5 и 2,0 мим соответст­венно

[3] П2 < По II пх < (ПпП2)’1г (или < п.1:), что невозможно, так как пх может быть только больше 1.

На рис. 1.9 показаны зависимости, рассчитанные по форму­ле (1.37) при выполнении условия (1.35). Нулевое отражение от­вечает таким значениям кх, при которых выполняется (1.38).

Условие получения нулевого отражения для показателя пре-

[4] На высокогорной станции Государственного астрономического института им. Штернберга близ Алма-Аты в ноябре 1976 г.

Термическому окислению подвергались слои меди, предвари­тельно гальванически осажденные на подложки из нержавеющей стали и алюминия [108]. Меднение производилось в электролите, состоящем из CuS04 (100 г/л) и H2S04 (25 г/л и 40 г/л), при плот­ности тока 4—8 А/дм2 и температуре 20° С. Окисление происходило в печи при температуре 400° С в течение 10 ч. Исследовано измене­ние коэффициентов ссс и є в зависимости от толщины пленки СиО. Наиболее тонкие слои CuO (I = 0,15ц-0,2 мкм) приводили к значе­ниям осс =‘ 0,62 — ч — 0,8 и е = 0,18 — ч — 0,2. При пленке СиО с

[6] — 0,4 — ч — 0,47 мкм оптические коэффициенты принимали следу­ющие значения: ас = 0,87 — ч — 0,9 и є = 0,26 — ч- 0,35. Как видно, метод термического окисления не приводит к оптимальным значе­ниям коэффициентов ас и е.

Подгруппа б. Образование черных окислов в процессе хими­ческого травления поверхности металла. В работе [107], например, рекомендуется создавать селективные покрытия путем химической обработки меди в травителе Ebonol-C и стали в травителе Ebonol-S (состав травителей не сообщается). Химическая обработка в ЕЬо — по1-С в течение 5 мин при 78° С (температура кипения травителя 102° С) приводит к образованию на меди поглощающего слоя СиО черного цвета с ас = 0,91 и е = 0,16, а обработка стали в Ebonol-S в течение 15 мин при 140° С (температура кипения Ebonol-S) — к получению СиО темно-синего цвета с ас = 0,85 и є = 0,10.

Как было показано выше, важной составной частью комбини­рованных преобразователей солнечной энергии являются фото­элементы из GaAs, прозрачные в инфракрасной области спектра кремниевые фотоэлементы и теплоотражающие зеркальные покрытия.

Показательной и ответственной проверкой этих элементов комбинированных преобразователей явилась их опытная эксплу­атация в полете советских межпланетных автоматических станций «Венера» и при активной работе на поверхности Луны станций «Луноход-1 и -2» [203].

Основным обстоятельством, позволившим провести такую проверку, явился тот факт, что обе эти программы не могли быть выполнены с помощью кремниевых солнечных батарей обычной конструкции и потребовали как разработки новых типов и кон­струкций кремниевых солнечных элементов, так и применения солнечных батарей из других полупроводниковых материалов.

Главные из особенностей работы солнечных батарей в этих случаях: повышение уровня поступающей на батарею солнечной радиации при одновременном росте рабочей температуры солнеч­ных батарей (в случае аппаратов, летящих к Венере) и сущест­венное возрастание уровня равновесной рабочей температуры сол­нечных батарей при постоянной солнечной радиации (в случае автоматических самоходных аппаратов типа «Луноход», предназ­наченных для длительного функционирования на поверхности Луны) но сравнению с аппаратами, действующими в околозем­ном пространстве.

Расчет показал, что равновесная рабочая температура солнеч­ных батарей «Лунохода», освещаемых Солнцем и подогреваемых значительным тепловым излучением Луны, устанавливается на уровне 125—145° С. Температура солнечных батарей, собранных из кремниевых солнечных элементов обычной конструкции, на трассе перелета Земля—Венера постепенно увеличивается с 65 до 150° С

Такие методы пассивного терморегулирования, как исполь­зование нестрого ориентированных на Солнце наклонных панелей или существенное уменьшение коэффициента заполнения солнеч­ных панелей, в указанных случаях нельзя было применить для снижения равновесной рабочей температуры из-за жестких тре­бований к габаритам и общей конструкции аппаратов. В связи с этим было принято решение положить в основу конструкции солнечных батарей «Венеры-9 и -10» кремниевые фотоэлементы, прозрачные в инфракрасной области спектра [203].

Снижение равновесной температуры и улучшение работоспо­собности солнечных батарей при повышенной концентрации сол­нечного излучения в пределах от 2- до 8-кратной возможно при уменьшении отношения ас/е для той части рабочей поверхности фотоэлементов, которая покрыта токосъемными контактами, и поверхности панелей солнечных батарей, не занятой фотоэлемен­тами. Для свободных поверхностей панелей было разработано (вместо белых эмалей, темнеющих при воздействии ультрафиоле­тового излучения Солнца) стабильное селективное покрытие с низким отношением <хс/б (менее 0,2) на основе стеклопленок из радиационно-стойкого стекла с напыленным на тыльную поверх­ность слоем алюминия или серебра [160—162]. Это покрытие было успешно использовано также для защиты от перегрева радиатора — охладителя «Лунохода-1 и -2» [203].

Чтобы получить столь же низкое отношение а,/є в местах фо­тоэлементов, занятых контактами, было решено в конструкции параллельных модулей, в которой одно стекло защищает не­сколько крупных фотоэлементов одновременно, наносить на тыль­ную поверхность стекла в высоком вакууме (перед приклейкой к модулям) сетку из высокоотражающего металла — алюминия или серебра. Создание такой зеркальной мозаики производится напылением в вакууме алюминия или серебра через маски, и кон­фигурация полос сетки повторяет расположение коммутацион­ных контактов и межконтактных промежутков в параллельном модуле. Благодаря отражающей сетке на тыльной стороне стекла места, занимаемые контактами, отражают 84% (в случае алюми­ния) или 92—94% (в случае серебра) солнечного излучения. Ко­эффициент поглощения солнечного излучения для мест, занятых контактами, уменьшается благодаря этому с 0,75 до 0,16 или даже до 0,06—0,08, а коэффициент излучения в полусферу eh сохра­няется высоким, равным 0,86 (благодаря внешнему слою стекла) как для поверхности кремниевого фотоэлемента, так и для по­верхности контактов. Равновесная температура контактов ста­новится низкой, и переток тепла от нагретой полупроводниковой поверхности к охлажденным контактам приводит к уменьшению средней равновесной температуры солнечных батарей. Площадь, занимаемая коммутационными контактами и межконтактными промежутками в параллельном модуле, может варьироваться в широких пределах. В случае работы солнечной батареи при повышенной концентрации (при монтаже ее на стеклосетке или полимерной пленке для улучшения удельных характеристик и повышения термостойкости) изменение площади теплоотражаю­щих контактов является единственным способом для получения расчетной температуры, так как при таком монтаже нет тепло­проводящей основы. Количественно эффект от разработанного способа уменьшения равновесной температуры солнечных бата­рей легко оценить из теплофизических расчетов.

Для солнечных батарей межпланетных автоматических стан­ций (АМС) «Венера-9 и -10» были использованы параллельные модули из кремниевых фотоэлементов, прозрачных в инфракрас­ной области солнечного спектра, и теплоотражающие покрытия из вакуумно-напыленного алюминия на 10—12% площади внут­ренней поверхности защитных стекол параллельного модуля, в качестве которых применялось радиационно-стойкое стекло толщиной 170 и 300 мкм. Преимуществом применения одного общего покровного стекла сразу для нескольких фотоэлементов (модуль включает от четырех до шести фотоэлементов площадью около 5 см2 каждый) является также увеличение надежности ра­диационной защиты.

Расчет показал, что равновесная температура таких солнеч­ных батарей должна быть на 30—35° С ниже на всей трассе Зем­ля — Венера по сравнению с солнечными батареями обычной конструкции.

Таким образом, использование фотоэлементов, прозрачных в инфракрасной области солнечного спектра, и теплоотражаю­щих покрытий, наносимых на внутреннюю сторону покровных стекол над местами, занятыми контактами, позволяет обеспечить благоприятный температурный режим и повышенную надежность солнечных, батарей AMG «Венера-9 и -10».

Многомесячная эксплуатация в условиях космоса явилась хорошей проверкой активных элементов и покрытий комбини­рованных преобразователей солнечной энергии.

Из результатов исследований, проведенных рядом авторов [204, 205], отчетливо видно, что при равных (в условиях комнат­ной температуры) начальных значениях КПД фотоэлементы из арсенида галлия начинают значительно превосходить по электри­ческой мощности кремниевые фотоэлементы при температуре 130—■ 140° С, ожидаемой по результатам теплофизических расчетов для солнечных батарей «Лунохода». Проведенная разработка высоко­эффективных фотоэлементов из арсенида галлия [205] позволила создать солнечные батареи «Лунохода-1 и -2» сравнительно боль­шой площади (около 3 м2) полностью из этого полупроводниково­го материала и впервые провести опытную проверку и эксплу­атацию солнечных батарей из арсенида галлия не только в усло­виях космического пространства, но и при движении самоходного аппарата по Луне при воздействии пыли, микрометеоритов, зна­чительных температурных перепадов.

Полупроводниковые солнечные батареи из фотоэлементов на основе арсенида галлия у «Лунохода-1 и -2» были размещены на внутренней стороне крышки, которая в закрытом положении ложится на верхнюю часть его корпуса. В рабочем положении панель солнечной батареи может располагаться под различными углами, что позволяет оптимально использовать энергию Солнца при изменении его высоты над лунным горизонтом.

Помимо основной задачи — обеспечения энергопотребления автоматического самоходного аппарата, солнечная батарея «Луно­хода» обеспечивает энергоснабжение всего комплекса аппаратуры автоматической станции на трассе перелета Земля — Луна, а также на орбитах спутника Луны до включения тормозных дви­гателей перед посадкой станции.

Следует отметить, что солнечная батарея «Лунохода-1» (до­ставленного на поверхность Луны 17 ноября 1970 г.) успешно функционировала в течение 10 лунных дней (по 4 октября 1971 г.). При этом деградация рабочего тока солнечной батареи составила около 6%. Солнечные батареи «Лунохода-2» (доставленного на поверхность Луны 16 ноября 1973 г.) на основе фотоэлементов из арсенида галлия успешно проработали весь срок намечен­ной программы (5 лунных дней) практически без ухудшения электрофизических характеристик.

Солнечные батареи АМС «Венера-9 и -10» состояли из двух прямоугольных панелей площадью около 4 м2 на каждой станции. Панели ориентированы на Солнце совместно с АМС.

1 — кремниевые фотоэлементы обычной конструкции! 2,3 — фотоэлементы солнечных ба» тарой АМС «Венера-9 и-10», прозрачные в инфракрасной области солнечного спектра с зер­кальной мозаикой над контактами (г) и без нее (.?)

Плоские модули кремниевых фотоэлементов, прозрачных в инфракрасной области солнечного спектра и имеющих зеркаль­ное теплоотражающее покрытие над токосъемными контактами, закреплены на несущей поверхности панелей. Панели обладают низкой теплопроводностью, но так же, как и фотоэлементы, про­зрачны в инфракрасной области солнечного спектра. Коэффициент заполнения панелей модулями солнечных батарей — 0,91.

Солнечные батареи АМС обеспечивали энергоснабжение аппа­ратуры станций как на трассе перелетов к планете Венера, так и на орбите планеты. Кроме того, солнечные батареи АМС осущест­вляли заряд химических батарей спускаемых аппаратов станций в заданное время и на определенном расстоянии от поверхности Венеры.

На рис. 4.12 представлены рабочие температуры фотоэлемен­тов солнечных батарей АМС «Венера-9 и -10» разработанной кон­струкции с селективными оптическими характеристиками, имею­щих зеркальную мозаику над контактами (2) и не имеющих зеркальной мозаики (3). Для сравнения на этом же рисунке представлены изменения рабочей температуры кремниевых фото­элементов обычной конструкции, не обладающих прозрачностью в инфракрасной области солнечного спектра (1). Фотоэлементы

обычной конструкции были установлены рядом с панелями сол­нечных батарей «Венеры-9 и -10» в виде датчиков на выносных рамках-консолях.

Созданные в СССР высокоэффективные солнечные батареи на основе кремния и арсенида галлия обеспечили безотказную работу советских АМС «Венера-9 и -10» и аппаратов «Луноход».

Успешные испытания солнечных батарей нового типа и пх оптических покрытий при длительной эксплуатации в космосе позволяют говорить о возможности их надежного использования в комбинированных преобразователях солнечной энергии, по­скольку параметры, имеющие большое значение для дальнейшего усовершенствования систем солнечной энергетики,— такие, как прозрачность в области за краем основной полосы поглощения, высокий КПД фотоэлементов из арсенида галлия при повышен­ной температуре, стабильность селективных оптических покрытий при длительном воздействии ультрафиолетового излучения Солн­ца, получили полное подтверждение в ходе этих исследований.

Для повышения КПД термофотоэлектрических установок, пре­образующих в электроэнергию тепловое излечение и основанных на фотоэлементах из сравнительно узкозонных полупроводнико­вых материалов, кроме совпадения спектра излучения и спек­тральной чувствительности фотоэлемента, большое значение имеет теплообмен излучением между преобразователем и излучателем [201]. Совпадение спектров излучения и чувствительности, как уже указывалось, может быть обеспечено, например, выбором селективного излучателя из Ег203, который преобразует все сол­нечное излучение в тепловое, энергия которого находится в узком спектральном диапазоне X = 1 — н 2 мкм, и германиевого фото­элемента в качестве приемника и преобразователя этого излуче­ния в электроэнергию.

Обычно используется цилиндрическая конструкция термо­фотоэлектрических преобразователей: охлаждаемый цилиндр с фо­тоэлементами на внутренней стенке и с расположенным в центре излучателем [197, 201]. Если в такой конструкции фотоэлементы используют только наиболее фотоактивную для данного полупро­водникового материала часть теплового излучения, а остальное излучение отражают обратно к излучателю, то суммарный КПД системы повышается, поскольку для достижения той же темпера­туры источника излучения к нему должно быть подведено меньшее количество энергии. При использовании в термофотоэлектриче­ских преобразователях фотоэлементов, прозрачных за длинно­волновым краем основной полосы поглощения, часть падающего на фотоэлементы излучения может быть возвращена к излучателю с помощью отражающих покрытий, нанесенных на тыльную по­верхность таких фотоэлементов. Коэффициент отражения длинно-

волнового излучения фотоэлементами с покрытиями начинает при этом сильно влиять на суммарный КПД системы. Как пока­зал расчет, проведенный применительно к кремниевым фотоэле­ментам [201], при коэффициенте отражения в длинноволновой области 65% и температуре излучателя 2200 К суммарный КПД термофотоэлектрического преобразователя равен 10%, а при ко­эффициенте отражения, равном 98%, и той же температуре излу­чателя суммарный КПД повышается до 25%.

Как показал расчет (см. 1.4), такие значения коэффициента отражения теоретически могут быть получены при нанесении на тыльную поверхность кремниевых фотоэлементов, прозрачных в инфракрасной области спектра, отражающих покрытий, напри­мер, из серебра с диэлектрической пленкой MgF2 (между серебром и кремнием) оптимизированной толщины.

Проведен эксперимент с целью проверки результатов расчета. На тыльную поверхность нескольких прозрачных кремниевых фотоэлементов были нанесены методом испарения в высоком ва­кууме отражающие покрытия из меди, серебра и алюминия; на тыльную поверхность нескольких других прозрачных фотоэле­ментов была предварительно, перед осаждением отражающих
слоев, нанесена пленка MgF2; к нескольким прозрачным фотоэле­ментам были приклеены (к тыльной поверхности) с помощью про­зрачного кремнийорганического каучука толщиной 20—40 мкм пластины стекла с отражающими пленками меди, серебра и алю­миния. Для измерения интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения ас фотоэлементов был использован фото­метр ФМ-59, спектрального коэффициента отражения в области 1,0—3,0 мкм — инфракрасный спектрофотометр ИКС-12 с при­ставкой ИПО-12.

Для прозрачных фотоэлементов с отражающими слоями на тыльной поверхности (на рабочей поверхности трехслойное по­крытие ZnS + каучук + стекло) ас = 0,77 0,78, что несколь­

ко выше ас = 0,72, полученного для фотоэлементов, пропуска­ющих инфракрасное излучение (см. главу 2), но значительно меньше коэффициента ас = 0,92, характерного для фотоэлемен­тов обычной конструкции. Уменьшение коэффициента ас с 0,92 до 0,77 означает снижение равновесной температуры фотоэле­ментов на 15° С [202] и увеличение КПД за счет этого на 6—7 ?6.

Результаты измерения спектрального коэффициента отражения представлены на рис. 4.11, из которого видно, что с помощью раз­работанных покрытий удается экспериментально получить R = = 96 — н 99% в области спектра 1,2 — 2,0 мкм. Это означает, что создание термофотоэлектрических преобразователей с КПД при­мерно 25% является вполне реальным.

4.5.

Если при разработке покрытий для обычных солнечных элемен­тов одной из основных задач является максимально возможное уменьшение их равновесной рабочей температуры, то при исполь­зовании солнечных элементов в фототермопреобразователях не­обходимо, наоборот, принять меры для увеличения количества тепла, поглощаемого фотоэлементом. При этом, конечно, пред­полагается с помощью эффективных теплоносителей переносить накопленное тепло в систему, полезно его использующую, причем скорость отвода тепла необходимо поддерживать такой, чтобы температура фотоэлемента не превышала значений, допустимых
для получения достаточно высокой эффективности фотоэлектри­ческого преобразования. Иными словами, в фототермопреобразо­вателях фотоэлементы образуют собой коллекторную поверхность и используются одновременно как фотоэлектрические генераторы электроэнергии и как селективные черно-белые покрытия для получения наибольшей эффективности преобразования энергии солнечного излучения как в электрическую, так и в тепловую.

Как следует из исследований оптических характеристик сол­нечных элементов, благодаря большой концентрации свободных носителей заряда в силышлегированпом поверхностном слое фотоэлементов значение отношения а,/є для чистой полированной поверхности, например кремниевых фотоэлементов без покрытий, составляет 3—3,5, а после нанесения однослойного просветляю­щего покрытия (без верхнего слоя стекла) повышается до 5. Очевидно, что для фототермических преобразователей следует использовать именно такие фотоэлементы с просветляющим покрытием без стекла. Для уменьшения конвективных тепловых потерь полезно помещать фотоэлементы в вакуумированную пло­скую или трубчатую стеклянную оболочку. Оболочка может иметь на внутренней поверхности прозрачные селективные покрытия с высоким коэффициентом отражения в инфракрасной области спектра.

Возможно также дальнейшее увеличение отношения ас/e поверхности фотоэлементов. Для этой цели могут быть исполь­зованы многослойные покрытия, наносимые непосредственно на поверхность фотоэлементов.

Поглощение алюминиевых пленок толщиной около 100 А в области спектральной чувствительности фотоэлементов состав­ляет приблизительно 10%, а серебряных пленок такой же толщи­ны достигает 25—30% [23], и при эффективном просветлении верхней и нижней границы полупрозрачной металлической плен­ки ее прозрачность, следовательно, может составлять 70—90%. В то же время благодаря низкому значению коэффициента соб­ственного теплового излучения металлических пленок для поверх­ности фотоэлементов с многослойным покрытием, состоящим из полупрозрачного металлического слоя, просветленного с обеих сторон диэлектрическими пленками, отношение ttc/e удает­ся поднять, как показал эксперимент, до 18. Столь же высоким значением отношения etc/є обладают просветленные солнечные элементы с барьером Шоттки, образованным кремнием с тонкими слоями хрома и меди [199], a CaAs — с полупрозрачной пленкой золота [200].

Калориметрические измерения, проведенные осенью 1975 г. вблизи Геленджика, показали, что для кремниевых фотоэлемен­тов с селективными покрытиями с отношением <хс/е 15, укреп­ленных па медной охлаждаемой водой трубке, заключенной

в вакуумированную стеклянную оболочку, может быть получен суммарный КПД преобразования солнечной энергии в электри­ческую и тепловую 75—80% (10—12% — в электрическую, 65 — 68% — в тепловую) при расчете на активную фотоприемную по­верхность.

Как показали исследования, коэффициент поглощения полу­прозрачных металлических слоев, нанесенных на поверхность полупроводника, может быть значительно уменьшен (с 10—30% до 3—5%) использованием сетчатых структур, получаемых фото­литографическим способом [185, 186], или применением режимов испарения? приводящих к микропористой структуре металличе­ской пленки. Интегральный коэффициент собственного теплового излучения пленок при этом практически не уменьшается, и это направление исследований приведет, несомненно, к увеличению суммарного КПД фототермических преобразователей.

На рис. 4.9 представлены экспериментально полученные спек­тральные зависимости коэффициента пропускания солнечных элементов из кремния и GaAs, прозрачных в длинноволновой области спектра за краем основной полосы поглощения. Измере­ния проведены на солнечных элементах с сетчатым контактом как на рабочей, так и на тыльной поверхности без просветляющих покрытий на поверхности, свободной от контактов.

После нанесения просветляющих покрытий, выбранных в со­ответствии с рекомендациями главы 2 и учетом необходимости нанесения поверх просветляющих покрытий слоя защитного стекла как на рабочую, так и на тыльную поверхность, пропуска­ние солнечных элементов в инфракрасной области спектра резко увеличивается.

Расчеты показали, что в каскадной системе, состоящей из двух фотоэлементов при прозрачности верхнего фотоэлемента (за краем основной полосы поглощения), превышающей 55%, каскад с использованием такого фотоэлемента становится энергетически выгодным [198J. Как видно из результатов, приведенных в главе 2, уже в настоящее время удается экспериментально получить коэф­фициент пропускания в пределах 75—80% для фотоэлементов из кремния и GaAs. Как следует из расчетов, КПД каскада с та­кими верхними прозрачными элементами на 30—40% больше, чем у фотоэлементов обычной конструкции [198].

Следует отметить, что для увеличения прозрачности солнеч­ных элементов использовались однослойные просветляющие по­крытия, причем оптическая толщина их была выбрана таким образом, что минимум отражения от тыльной поверхности распо­лагался в области за краем основной полосы поглощения, а мини­мум отражения от рабочей поверхности — в области спектральной чувствительности фотоэлементов. Использование многослойных просветляющих покрытий, которое не дает заметных преиму­ществ, как было показано в результате расчета и эксперимента (см. главы 1 и 2), при снижении отражения в области спектраль­ной чувствительности фотоэлементов, оказывается чрезвычайно эффективным при применении в каскадных системах. Из резуль­татов измерений, представленных на рис. 4.10, видно, что много­слойное просветляющее покрытие в отличие от однослойного позволяет получить низкое отражение практически во всем сол­нечном спектре и тем самым увеличить не только КПД верхнего

РИС. 4.10. Спектральные за — ‘^в висимости коэффициента отра­жения кремниевых фотоэле — S0 ментов с различными покры — ^ тиями

1 — без покрытия;

2 — SiO (d — 0,15 мкм); ,0

3 — ТіО, + Се02 + ZrOj + SiO

+ А1,03 + оптический /27

клей + стекло

фотоэлемента в каскадной системе, но и его прозрачность в длин­новолновой области спектра на 15—18%. При применении мно­гослойных покрытий следует ожидать и соответствующего увели­чения КПД каскадных фотоэлектрических систем в целом.

Одной из интересных идей в области комбинированного или кас­кадного преобразования солнечного излучения является предло­жение о полезном использовании тепла высокотемпературного фотоэлемента полупроводниковым термоэлектрическим генера­тором, горячий спай которого имеет тепловой контакт с тыльной поверхностью фотоэлемента П94]. Был проведен эксперимент по созданию каскадного фототермоэлемента на основе фотоэлементов из GaAs (имеющих сравнительно небольшую зависимость КПД от температуры) и наиболее распространенных низкотемператур­ных термоэлектрических материалов (соединения сурьмы, теллу­ра и висмута) [195]. Учитывая однако, что в настоящее время полученный экспериментально КПД фотоэлементов в несколько раз превышает КПД полупроводниковых термоэлементов, такое сочетание не позволяет существенно увеличить суммарный КПД системы.

Вероятно, более эффективно увеличение суммарного КПД за счет сочетания фотоэлемента, прозрачного за длинноволновым краем основной полосы поглощения, с расположенным под ним фотоэлементом из другого полупроводникового материала с мень­шей шириной запрещенной зоны. Впервые такие каскадные систе­мы были предложены еще до создания прозрачных фотоэлементов [170].

Высоким суммарным КПД обладает и комбинированный пре­образователь, основанный на сочетании фотоэлемента с тепло­энергетической установкой [169, 171, 172] или устройством по­лезного использования избыточного тепла фотоэлемента в систе­мах теплоснабжения солнечных домов.

Возможно, что преобразование солнечного излучения в теп­ловое с последующим преобразованием этого излучения в электро­энергию с помощью фотоэлементов из германия или In As также окажется эффективным, если применить концентраторы солнечной энергии, высокотемпературные оптические покрытия с подслоем из серебра (см. главу 3) и селективные узкополосные излучатели, например, из Ег203 [196]. Как известно, эффективность фотоэлек­трического метода получения электроэнергии резко увеличивается при спектральном сужении падающего излучения, а излучатели из Егг03 позволяют трансформировать поступающую к ним сол­нечную или тепловую энергию в излучение, спектральное распре­деление которого совпадает с областью максимальной спектраль­ной чувствительности фотоэлементов из германия [197].

Эффективность перечисленных комбинированных преобразова­телей в большой степени определяется возможностью создания для каждого из них селективных оптических покрытий с особыми свойствами.

Для поддержания температуры преобразователя солнечной энер­гии, космического аппарата или отдельных их частей па строго определенном уровне необходимо иметь покрытия со значениями отношения ас/е в диапазоне 20—0,1 [192]. Многослойные селек­тивные покрытия, отношение ас/е которых плавно изменяется при изменении толщины слоев [193], значительно упрощают си­стему пассивного регулирования температуры космических аппа­ратов и солнечных энергетических установок. Отпадает необхо­димость нанесения полос покрытий с разными отношениями аг/е для получения в среднем по поверхности нужного значения ас/е, что приводит к нежелательным перепадам температуры на поверх­ности и внутри аппарата или установки.

Прежде всего необходимо найти способ изменения є при фик­сированном значении коэффициента ас. Исследована возможность добиться этого уменьшением толщины стеклопленок из радиаци­онно-стойкого стекла, образующих верхний слой бело-черного покрытия. Методом вытягивания из расплава стекломассы полу­чены стеклопленки толщиной 150, 120, 80, 40, 30, 20, 10 мкм; на них испарением в вакууме осаждалась непрозрачная пленка сере­бра. Металлизированной стороной стеклопленки с помощью эла­стичного кремнийорганического каучука приклеивались к метал­лическим пластинам.

Интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения ас измерялся в ходе экспериментов фотометром ФМ-59 при ком­натной температуре, интегральный коэффициент излучения є при 30° С — терморадиометром ФМ-63. Измерения показали, что а0 покрытий остается постоянным и равным 0,06—0,07, а коэф­фициент є даже при толщине стеклопленки 10 мкм составляет 0,66 (вместо 0,9 при толщине стеклопленки 150 мкм). Стеклоплеи — ки толщиной менее 10 мкм слишком хрупкие и ломкие для практи­ческого использования.

Для получения переменного значения є в качестве материала верхнего слоя покрытия выбран кремнийорганический лак, про­зрачный в области спектра 0,3—2,5 мкм и стойкий к ультрафиоле­товому излучению Солнца и электронно-протонному облучению. Для этой цели использовался полимеризующийся на воздухе диметилполисилаэановый лак Л-24-7(3) [193], а также кремний- органические и акриловые лаки (см. 4.1).

При нанесении лака Л-24-7(3) толщиной 1—14 мкм па стекло­пленки со стороны, на которую был нанесен испарением в ваку­уме непрозрачный слой алюминия, коэффициент ас составлял 0,16—0,17 (при любой толщине слоя лака), на механически полиро­ванных пластинах из дюралюминия с напыленным непрозрач­ным слоем алюминия ас = 0,22—0,23, без слоя алюминия ас = = 0,42 — г — 0,43. В то же время интегральный коэффициент излуче­ния є сильно зависит от небольших изменений толщины слоя лака, возрастая с ее увеличением, что хорошо видно из табл. 4.4.

Точную регулировку толщины слоя лака можно осуществить, используя сильпо разбавленный лак, наносимый на поверхность с помощью пульверизатора. На металлической поверхности, име­ющей исходное значение є = 0,04, легко получить значения в = 0,06 — г — 0,95, изменяя толщину верхнего слоя лака.

Вторая часть задачи состояла в нахождении способа плавного изменения коэффициента ас при сохранении є на низком уровне (0,04—0,05). В этом случае для металлической поверхности может быть получено изменение отношения ас/е в широких пределах, так как для всех значений ас с помощью слоя лака нужной толщины можно получить каждое из указанных в табл. 4.4 значений е.

При разработке четырехслойного черно-белого покрытия Ni — f Si02 + Ni + Si02 (см. главу 3) было замечено, что коэф­фициент ас медной или дюралюминиевой поверхности, на которую наносится покрытие, изменяется в зависимости от толщины каж­дого из четырех слоев (/мі = 100 — г — 300 А, 1цюг = 700 2 000 А),

а коэффициент є остается равным 0,05—0,07 благодаря прозрач­ности всех слоев при указанных значениях толщины в инфракрас­ной области спектра при А, 3 мкм. Многочисленные измерения интегральных оптических коэффициентов поверхности в зависи­мости от толщины пленок позволили определить значения тол­щины слоев, благодаря которым можно получить практически любое значение ас в интервале 0,12—0,93. Все слои наносились испарением в высоком вакууме. Контроль за толщиной слоев осуществлялся в процессе нанесения каждого слоя с помощью простой оптической схемы, состоящей из вольфрамового освети-

теля с конденсором и кремниевого фотоэлемента с узкополосным интерференционным светофильтром, установленных за контроль­ной стеклянной пластиной. Необходимую толщину пленки Si02 легко зафиксировать также по интерференционной окраске по­верхности. Поскольку показатели преломления лака (п ^ 1,5) и пленки Si02 (п ^ 1,45) — верхнего слоя четырехслойного по­

крытия Ni + SiO., г Ni + Si02 — практически одинаковы, на­несение слоя лака на такое покрытие приведет к исчезновению интерференционной окраски пленки и резкому изменению коэф­фициента ас. Очевидно, что в четырехслойном покрытии, предна­значенном для последующего нанесения слоя лака с целью изме­нения коэффициента теплового излучения поверхности, диэлектри­ческие слои должны быть выполнены из материала с показателем преломления, резко отличающимся от показателя преломления лака.

Расчеты и результаты измерений, приведенные в работах [55, 70] и главе 2, показали, что диэлектрическим слоем, практически не изменяющим своей интерференционной окраски и спектральной зависимости коэффициента отражения при нанесении слоя лака или стекла, является пленка ZnS с показателем преломления 2,3. Было получено селективное черно-белое покрытие Ni + ZnS — f — + Ni + ZnS (Zxi = 150 — 300 A, Izns = 500 — r — 600 А), позволяю­щее получить на полированной меди или дюралюминии коэф­фициенты ас = 0,84 — г — 0,88 и є = 0,05 — г — 0,07. Было также обнаружено, что после нанесения каждого слоя ас поверхности последовательно увеличивается от значений ас меди или дюралю­миния до ас четырехслойного покрытия. Изменяя толщину каж­дого из четырех слоев в пределах, не влияющих на значение ко­эффициента є, можно обеспечить плавное изменение коэффициен­та ас поверхности (табл. 4.5).

Как и следовало ожидать, при использовании в черно-белом покрытии пленки ZnS интерференционная окраска и коэффициент отражения покрытий в области солнечного спектра при нанесении слоя лака изменяются очень незначительно.

Нанесение пленки лака толщиной от 1 до 14 мкм приводит к уве­личению на 0,04—0,05 всех значений ас, указанных в табл. 4.5. Это происходит в связи с появлением между пленкой и возду­хом дополнительной оптической среды (лака) с показателем пре­ломления 1,5.

Таким образом, четырехслойное черно-белое покрытие (или от­дельные его слои) с внешним слоем лака позволяет в широких пределах изменять значение отношения ас/е технологически прос­тым способом. При необходимости создать теплорегулирующее покрытие с определенным отношением ас/е на больших поверх­ностях, не помещающихся в вакуумную камеру, можно нанести все слои покрытия на металлическую фольгу, полимерную пленку или стеклопленку толщиной 120—200 мкм (металлизи­рованную предварительно испарением в вакууме слоя алюминия или меди толщиной порядка 0,1 мкм), которая затем приклеивает­ся к поверхности металла клеем, сохраняющим эластичность в широком диапазоне температур.

Металлическая фольга и полимерные пленки могут быть вы­полнены в виде лент, стеклопленки — в виде пластин размером

25 X 25 мм или больше. Общая толщина таких покрытий не пре­вышает толщины теплорегулирующих эмалей, и перепад темпе­ратуры между металлом и наружным слоем покрытия практиче­ски отсутствует. Экспериментальные исследования показали воз­можность создания таких покрытий на больших площадях и их стойкость к резкому термоциклированию (от [100 до —120° С) в вакууме, ультрафиолетовому излучению Солнца и корпускуляр­ному облучению.

Разработанные покрытия могут быть успешно использованы для создания систем пассивного терморегулирования солнечных энергетических установок, работающих в условиях радиацион­ного теплообмена.

4.4.

Создание покрытий, излучательная способность которых увели­чивалась бы с возрастанием температуры, имеет большое значение для успешной работы электронных систем и энергоустановок в условиях радиационного теплообмена, поскольку это позволило бы стабилизировать равновесную температуру поверхности при изменениях освещенности и тепловыделения внутри преобразова­теля, гелиоустановки или космического аппарата. Такие покрытия могут быть созданы на основе полупроводниковых кристаллов и слоев, концентрация носителей тока в которых, п, следовательно, их электропроводность сильно зависят от температуры [19]. Изме­нение электропроводности приводит, как известно, к изменению излучательной способности. Преимуществом оптических покрытий на основе полупроводниковых кристаллов и слоев является также обратимый характер зависимости излучательной способности от температуры при полном сохранении химического состава, струк­туры и стабильности покрытий.

Каких изменений оптических свойств полупроводниковых кристаллов следует ожидать при изменении температуры? Прежде всего это изменение ширины запрещенной зоны Ея и, следова­тельно, спектрального положения края основной полосы погло­щения. Например, у германия и кремния при повышении темпе­ратуры Eg уменьшается и, следовательно, край основной полосы поглощения смещается в длинноволновую область. В области

X — 2 — г — 40ыкм такие полупроводники при концентрации свобод­ных носителей 1015—1010 см-3 практически не поглощают: про­пускают почти 50% излучения, а остальные 50% отражаются из — за высокого показателя преломления этих материалов (п — 3 -4- 4). Возрастание концентрации свободных носителей, происходящее, например, вследствие легирования донорными или акцепторными примесями, приводит к резкому уменьшению пропускания и росту коэффициента отражения в инфракрасной области. К такому же изменению оптических своііств полупроводников должно приво­дить и увеличение температуры, поскольку концентрация свобод­ных носителей в полупроводниках при этом экспоненциально возрастает. В инфракрасной области спектра имеются также узкие области поглощения, связанные с внутризонными переходами сво­бодных носителей, примесным поглощением, колебаниями решет­ки, поглощением экситонами [48, 188].

Возрастание концентрации носителей с увеличением темпера­туры может быть использовано для создания оптического покры­тия, если исходный полупроводниковый кристалл сравнительно слабо легирован її имеет небольшую ширину запрещенной зоны.

Если оптическое покрытие состоит из полированных пластин германия (Ев = 0,72 эВ, концентрация свободных носителей 1015—1016 см’3), на темновую поверхность которых напылен отра­жающий слой алюминия, то при комнатной температуре благодаря полной прозрачности таких пластин германия в инфракрасной области спектра (1,8—40 мкм) оптическое покрытие будет обеспе­чивать очень низкие значения интегрального коэффициента излу­чения (0,1—0,2). Увеличение температуры приведет к появлению
в германии большого числа избыточных свободных носителей за­ряда (за счет термической ионизации и малой ширины запрещен­ной зоны) и увеличению поглощения в инфракрасной области спек­тра. Высокий коэффициент отражения, обеспечиваемый тыльным слоем алюминия, начнет уменьшаться, а б будет резко возрастать до 200—300° С. Если аналогичное изменение г необходимо полу­чить в температурном интервале от —100 до 20° С, то в качестве полупроводникового материала в таком покрытии следует выбрать

РИС. 4.8. Температурные зависимо­сти коэффицнеита излучения систем 1 — А1 4- Ge n-типа (эксперимент);

2-А 1 -,L Ge p-типа (эксперимент);

3 — просветленный сильнолсгнрованный

InSb;

4 — BaTiO,;

5 — Ті02 материал с Ее = 0,4 ч — 0,18эВ (например, PbS или InSb), который будет прозрачен при температуре ниже нуля, а при комнатной температуре начнет полностью поглощать инфракрасное излучение — Результаты эксперимента и расчета, приведенные на рис. 4.8 и в табл. 4.3, подтверждают высказанное предположение. Опти­ческое покрытие на основе германия было получено эксперимен­тально, а ого оптические характеристики и температурном интер­вале 20—300° С были изморены на инфракрасном спектрофото­метре, снабженном специально сконструированным термостатом [189], а затем пересчитаны на коэффициент излучения по методике, предложенной в работе [41]. Температурная зависимость спек­трального коэффициента излучения покрытия на основе PbS, нанесенного на непрозрачную пленку алюминия, была получена расчетным путем, исходя из данных по температурной зависимо­сти оптических констант PbS и алюминия [121, 190]. Расчет спек­тральных оптических характеристик был проведен для однослой­ной оптической системы, поглощающая пленка неиптерферен- ционпой толщины па полубесконочной поглощающей подложке. Коэффициент отражения определялся суммированием интенсив­ности лучей с учетом многократного отражения в слое полупро­водника:

(-Гі? г2е-™1
1 _ гіГяе-2а1

лупроводник—металл;

а = 4л fexA, — коэффициент поглощения в полупроводнике; I — толщина слоя полупроводника; кх, к2 — показатели погло­щения полупроводника и металла; п0, пи щ — показатели пре­ломления воздуха, полупроводника и металла.

Поглощение рассматриваемой системы определяется соотно­шением

где г1; г2, а зависят от длины волны падающего излучения.

Как видно из сравнения полученных данных, уменьшение спектрального и интегрального коэффициентов излучения с пони­жением температуры у покрытий из узкозонных полупроводников (см. табл. 4.3) не столь резкое, как у покрытий на основе герма­ния (см. рис. 4.8). Учитывая, что изменение коэффициента излу­чения при низкой температуре имеет большое практическое значе­ние, была поставлена задача разработать для этой температурной области покрытие, основанное не на эффекте зависимости погло­щения инфракрасного излучения от температуры, а использующее температурный сдвиг спектральної”! области излучения в соответ­ствии с законом Вина. Покрытие такого типа должно иметь резко отличные оптические свойства в соседних спектральных интерва­лах: например, для % 15 мкм — низкое отражение, для к ^>

15 мкм — высокое, причем спектральная зависимость коэф­фициента отражения при изменении температуры не должна изме­няться. При уменьшении температуры, как известно, происходит смещение области максимума излучения в длинноволновую часть спектра, где поверхность обладает высоким отражением и, следо­вательно, низким излучением, что обеспечит уменьшение инте­грального коэффициента излучения. В случае повышения темпе­ратуры происходит увеличение интегральной излучательной спо­собности. Необходимыми для этого покрытия свойствами обладают такие материалы, как ВаТі03, ТЮ2, а также пластины сильно — легированных полупроводников, в которых область перехода от низкого отражения к высокому может регулироваться концентра­цией свободных носителей, определяющейся степенью легирования.

Для этой цели подходят, например, пластины из монокристал — лического InSb, легированные цинком до 1-Ю19 см-3, для которых характерен высокий (доходящий до 90%) коэффициент отражения

при X 14 мкм и низкий (порядка 20—30%) при X 14 мкм [48, 121]. Характер кривой отражения остается неизменным при низкой температуре, поскольку электропроводность сильнолеги — рованного InSb постоянна в широком температурном диапазоне [48, 121, 124]. Отражение при X <[ 14 мкм, определяющееся пока­зателем преломления слоя полупроводника, может быть легко уменьшено (до R 5%) с помощью многослойных интерферен­ционных просветляющих покрытий [18, 28]. Для такого покры­тия (R ^ 5% при X 14 мкм и около 90% при X 14 мкм) было рассчитано температурное изменение є пересчетом спектраль­ной кривой отражения с помощью метода деформированной шкалы X [41]. Полученные зависимости представлены на рис. 4.8 (кри­вые 3, 4, 5).

Применение теплоизлучающих покрытий с переменным є особенно эффективным должно оказаться для предохранения преобразователей солнечной энергии, работающих в условиях радиационного теплообмена, от переохлаждения при уменьшении потока солнечного излучения, а также от перегрева при увеличе­нии тепловыделения внутри космического аппарата или при при­ближении к Солнцу. По уравнениям теплового баланса [191] был проведен расчет при охлаждении плоских панелей солнечных батарей, темповая поверхность которых в одном случае имеет теп­лоизлучающее покрытие с постоянным є = 0,9, а в другом — теп­лоизлучающее покрытие с переменным є: при 200° С є = 0,9, а при —150° С уменьшается до 0,15 (см. рис. 4.8). Расчет показал, что после пребывания панелей в тени более 10 мин разность их температур уже составляет 10—12° С. Таким образом, использо­вание разработанного покрытия с переменным є резко замедляет темп охлаждения солнечной батареи. Следует, однако, отметить, что при охлаждении солнечных батарей не в случае свободного излучения (режим астрокоррекции аппаратов), а в тени Земли, при попадании на темновую поверхность солнечных батарей теп­лового излучения Земли, использование таких покрытий может лишь увеличить, а не уменьшить скорость охлаждения. Причиной этого является уменьшение поглощения покрытием теплового излучения Земли при охлаждении из-за уменьшения интеграль­ного коэффициента собственного теплового излучения темновой поверхности панелей солнечных батарей.

Разработанные покрытия могут быть полезными для умень­шения охлаждения не только солнечных батарей, но и термоэлек­трогенераторов, благодаря чему эти преобразователи солнечной энергии будут сохранять необходимый перепад температуры между горячими и холодными спаями и по-прежнему вырабатывать элек­троэнергию даже при заходе в тень Земли или при уменьшении количества падающей солнечной энергии во время изменения ориентации космического аппарата.

Эффективность полупроводниковых покрытий для защиты от перегрева аппаратов, направляющихся в сторону Солнца, была оценена расчетным путем. Возрастание интегрального коэффи­циента излучения с повышением температуры позволяет аппарату сферической формы при увеличении потока внеатмосферного сол­нечного излучения в 16 раз поддерживать на поверхности на 120° С меньшую равновесную температуру, чем в том случае, когда є остается постоянным при изменении температуры.

Таким образом, проведенные исследования показывают, чго селективные покрытия с интегральным коэффициентом излуче­ния, зависящим от температуры, эффективны для стабилизации теплового режима поверхности космических аппаратов или пре­образователей солнечной энергии как в условиях повышения кон­центрации солнечного излучения, так и в случае уменьшения его интенсивности.

В связи с резкой зависимостью КПД большинства преобразова­телей солнечной энергии от температуры очень важно иметь воз­можность стабилизировать ее на строго определенном уровне, а при изменении условий эксплуатации (например, при возраста­нии потока солнечного излучения) — изменить рабочую темпе­ратуру преобразователя в направлении, приводящем к росту КПД.

Как показано выше, оптимальные оптические покрытия для поверхности активных элементов преобразователей солнечной энергии позволяют в значительной степени улучшить тепловой баланс преобразователей, однако теплорегулирующие свойства этих покрытий должны сочетаться со сложными требованиями к их другим характеристикам. Этого ограничения, как правило, не существует у покрытий радиаторов и любых свободных от ак­тивных элементов поверхностей конструкции преобразователей; изменяя их оптические свойства, можно существенно улучшить тепловой режим и увеличить КПД преобразователей.

В настоящем разделе будут рассмотрены селективные покры­тия для радиаторов и свободных от активных элементов поверх­ностей преобразователей солнечной энергии, с помощью которых могут быть найдены решения сложных теплофизических проблем стабилизации температуры преобразователей в различных экс­плуатационных условиях.

Основной вопрос при разработке теплиц, парников, опреснителей и гелионагревателей различного назначения — обеспечить макси­мальное пропускание в эти сооружения падающего солнечного излучения и вместе с тем наилучшую тепловую изоляцию. Соз­дание селективной прозрачной изоляции является также необ­ходимым и важным этапом в разработке высокоэффективных ком­бинированных преобразователей солнечной энергии.

Значительная часть тепловых потерь в гелиоустановках проис­ходит за счет излучения [103, 104]. Прозрачная изоляция гелио­установок, снижая в некоторой степени пропускание солнечного излучения, является тепловым экраном, уменьшающим конвектив­ные потери и теплопотери излучением. Если в качестве прозрач­ной изоляции используется стекло, прозрачное для солнечного излучения, то оно поглощает длинноволновое излучение приемни­ка, нагревается и излучает в атмосферу и к приемнику. При этом потери излучением уменьшаются не более чем в два раза [176]. Если же применяется полиэтиленовая пленка, которая почти прозрачна для инфракрасных лучей, теплопотери излучением сни­жаются незначительно.

Для улучшения свойств прозрачной изоляции предложено ис­пользовать стекло с прозрачной электропроводящей пленкой Sll02 на внутренней поверхности стекла, обращенной к приемной по­верхности [74, 177].

Анализ теплового баланса [178, 179] показывает, что эффектив­ность гелиоустановок в случае применения селективной прозрач­ной изоляции повышается. Прозрачность стекол с пленкой Sn02 в видимой области достигает почти 70%, коэффициент отражения в длинноволновой инфракрасной области также составляет 70%. Интегральный коэффициент пропускания Тс внеатмосферного сол­нечного излучения для образцов из промышленного листового стекла с пленкой Sn02, как показал расчет по спектральным дан­ным работы [177], колеблется в пределах 0,52—0,55, при этом є — 0,30 — г — 0,32. Относительно невысокая величина Т0 объяс­няется поглощением солнечного излучения в пленке Sn02 и отра­жением от нее. Весьма желательно увеличить пропускание в об­ласти солнечного спектра 0,2 — 2,5 мкм и вместе с тем снизить интегральный коэффициент излучения. Нанесением на пленки Sn02 просветляющих интерференционных пленок, например Si02 [180], можно снизить потери на отражение, увеличивая Тс на 5—6%, не изменяя практически є.

Технология получения окисных пленок Sn02 такова, что они не могут быть нанесены на полимерные пленки. Как известно, технологический процесс образования пленок Sn02 идет при высокой температуре (500—600° С) на поверхности покрыва­емого стекла [181]. В связи с этим возникла задача получения новых, более эффективных селективных покрытий для прозрачной изоляции гелиоустановок, наносимых при температуре, близкой к комнатной, на любые прозрачные материалы, в том числе и полимерные.

Эту задачу удалось решить, используя то обстоятельство, что полупрозрачные пленки некоторых металлов, например золота, серебра, алюминия, меди и в меньшей мере никеля, хрома, железа, титана, обладают селективным оптическим пропусканием в обла­сти солнечного спектра [182]: пропускают коротковолновую часть (0,4—1,0 мкм) и отражают длинноволновую (1,0—2,5 мкм). В спектральной области собственного теплового излучения (к > >2,5 мкм) эти пленки, несмотря на малую толщину, обладают большим коэффициентом отражения благодаря высокой концен­трации носителей заряда. Подняв пропускание такой пленки в обла­сти солнечного спектра и не уменьшая отражения в области теп­лового излучения, можно получить необходимую светопрозрачную и в то же время теплоотражающую изоляцию.

Исследования проведены в следующих направлениях: 1) вы­браны металлические слои с наибольшей селективностью оптиче­ских свойств; определены значения толщины металлических слоев, при которых высокое отражение в области теплового излу­чения спектра сочетается с большой прозрачностью по отношепию к солнечному спектру; 2) определены оптические параметры про­светляющих слоев, которые следует наносить с обеих сторон ме­таллической пленки для максимального увеличения прозрачности в области солнечного спектра.

При трехслойной структуре оптимизация может быть прове­дена по формулам главы 1. Для проведения расчета спектральных характеристик покрытия и определения его оптимальной оптиче­ской схемы необходимо знать оптические константы материалов, которые, как известно, в очень тонких слоях существенно отли­чаются от констант массивных образцов и сильно зависят от усло­вий нанесения слоев, что затрудняет использование имеющихся в литературе немногочисленных сведений по показателям прело­мления и поглощения тонких пленок.

В связи с этим был выбран путь непосредственной эксперимен­тальной оптимизации для определения материала и толщины се­лективных покрытий [182]. Так, в частности, оптимальные метал­лические пленки и их толщина определялись по максимальному отношению Тс/е, для чего на опытные образцы стекла были нане­сены пленки различных металлов с толщиной, обеспечивающей Тс = 10 ч — 90%.

При выборе диэлектрических слоев для просветления исполь­зовались выводы 1.7 и [45], где показано, что в случае просвет­ления металлических пленок коэффициент отражения стремится к минимуму при тенденции показателя преломления просветля­ющей пленки к увеличению. Исходя из этого в качестве просветля­ющего покрытия была выбрана пленка ZnS, которая из легко нано­симых слоев, прозрачных в солнечной области спектра, имеет наи­больший п = 2,3 — т — 2,5 для видимого света.

Металлические и диэлектрические пленки наносились в метал­лической вакуумной камере диаметром 600 мм и высотой 700 мм, и которой поддерживался вакуум порядка 1-Ю-5 мм рт. ст. Ка­мера была снабжена высоковольтной системой очистки покрыва­емой поверхности тлеющим разрядом и устройством для вращения образцов во время нанесения пленок. Установка позволяла нано­сить трех — и четырехслойные покрытия на образцы общей пло­
щадью 0,5 м2 одновременно. Схема вакуумной камеры с системой оптического контроля нанесения слоев показана на рис. 4.3.

Пленки металлов и ZnS наносились на очищенную стеклянную подложку термическим испарением в вакууме.

Толщина металлических пленок контролировалась с помощью фотоэлемента по пропусканию света, проходящего через стеклян­ную подложку, на которую напылялась пленка. Фототок, изме­ренный при падении на фотоэлемент света определенной длины

РИС. 4.3. Схема вакуумной камеры

1 — лампочка для подсветки;

2 — конденсор;

3 — прозрачные окна;

4 — испарители;

5 — контрольная пластина;

6 — образцы;

7 — узкополосный интерференционный

светофильтр;

8 — фотоэлемент;

.9 — отсчетное устройство УФ-206;

20— прозрачное окно для визуального контроля;

П— зеркало волны (для этого использовался узкий интерференционный све­тофильтр с максимумом пропускания при Я = 0,54 мкм), про­шедшего через стеклянную пластину (с напыленной пленкой ZnS или без нее), принимался за фототок при 100%-ном пропускании системы. В процессе напыления металлической пленки фототок соответственно уменьшался. Зная зависимость пропускания полу­проводниковых и металлических пленок от их толщины, можно по значению фототока, соответствующему определенному значению коэффициента пропускания, контролировать толщину напыляемой пленки.

Толщина просветляющих плеиок ZnS контролировалась так­же фотометрически по увеличению пропускания металлической пленки при определенной длине волны. Возможен и простой метод контроля по цвету тонких интерференционных пленок, получа­ющихся при одновременном напылении на контрольных образцах никелевой фольги. Зависимость цвета тонких интерференционных пленок ZnS от их толщины была предварительно измерена. Кри­терием выбора толщины как отдельных слоев, так и всей системы в целом служило увеличение интегрального коэффициента про­пускания в области 0,2—2,5 мкм и коэффициента отражения
в области X ^> 2,5 мкм. Сравнение характеристик разработанных покрытий было проведено после получения максимального для каждого слоя или системы в делом отношения Гс/е.

Толщину металлических пленок измеряли на микроинтерферо­метрах МИИ-4 и МИИ-11, пропускание в области 0,22—1,0мкм — на спектрофотометре СФ-4А, в области 0,8—2,4 мкм — на инфра­красном спектрофотометре ИКС-14, отражение в области 2,0—50 мкм—на инфракрасном спектрофотометре Н-225 фирмы «Хитачи» (Япония). Интегральный коэффициент излучения измеряли термо­радиометром ФМ-63.

На основании многочисленных опытов определено, что наибо­лее подходящими являются следующие значения толщины метал­лических пленок: для алюминия — 75—85 А, для серебра — 100—150 А, для меди — 100—150 А.

На рис. 4.4 представлены кривые пропускания пленки серебра до и после просветления как с одной, так и с обеих (верхней и нижней) поверхностей.

На рис. 4.5 и 4.6 показаны спектральные зависимости коэффи­циента пропускания систем: ZnS -)- Ag — j — ZnS; ZnS -(- Cu

-b ZnS; ZnS + A1 + ZnS; ZnS + Ni + ZnS; для сравнения при­ведены кривые пропускания пленки Sn02 из работы [177] и плен­ки Cu2S из работы [183]. Видно, что системы с серебром и медью в области солнечного спектра более прозрачны, чем пленки Sn02 и Cu2S, а системы с алюминием близки к ним по пропусканию. На рис. 4.5 и 4.6 шкала абсцисс представляет собой деформиро­ванную шкалу X (использованную и ранее), что позволяет рассчи­тать интегральный коэффициент пропускания пленок в области солнечного спектра.

Наибольший эффект просветления пленкой ZnS получали при верхнем слое ZnS толщиной 520 А (буро-фиолетового цвета) и нижнем слое — 650 А (сине-фиолетового цвета). При этом одно­временно обеспечивается высокое отражение в спектральной об­ласти собственного теплового излучения поверхности (рис. 4.7).

Из спектральных кривых расчетным путем [41] определены интегральные коэффициенты пропускания ТС/ в области солнечного спектра разработанных покрытий, интегральные коэффициенты излучения измерены терморадиометром ФМ-58. Полученные ре­зультаты наряду с отношением Тс/е, позволяющим оценить сте­пень селективности, приведены в табл. 4.2, из которой видно, что отношение Тс/е для разработанных покрытий больше, чем у по­крытий со Sn02 (например, для системы с серебром — в 6 раз, для системы с медью — в 3,2 раза, для системы с алюминием,— в 1,7 раза).

Проведенные измерения и расчеты спектральных и интеграль­ных оптических характеристик позволяют рассчитать тепловой баланс солнечных установок, использующих селективную про-
3 — без просветления; 2 — ZnS со стороны воздуха (/ = 580 А); 3 — ZnS со стороны стек­ла (I = 650 А); 4 — ZnS со стороны воздуха (( = 580 А) и стекла (( = 650 А)

РИС. 4.5. Спектральные зависимости коэффициента пропускания селектив­ної! прозрачной изоляции на основе стекла с пленками

3 — CuiS (р = 70 Ом/а, є =0,4 [183]); 2 — Sn02 (р = 16 Ом/Q, є = 0,3 [177]); 3 — ZnS +

+ Си + ZnS dzns = 550 4, /Си = 100 A, (ZnS = 750 A, p = 15 Ом/П, e = 0,11); 4 — ZnS + Ag + ZnS (!Zng = 520 A, lAg = 100 A, ‘ZnS = 770 A, p = 10 Ом/П, e = 0,06)

a,4 a,6 0,0 40 40л, mkm 2,a 0 /0 00Л,»**

1 — ZnS + Ni + ZnS (!ZnS = 520 A, 1N4 = 05 A, lZliS = 650 A, p = 85 Ом/П. e = 0,35);

2 — ZnS + A1 + ZnS dzns = 520 A, <A1 = 75 A. ‘ZllS = 650 A, p = 50 Ом/П, c = 0.18);

3 — ZnS + A1 + ZnS ((ZnS = 520 A, (A1 = 85 A, tZnS = 700 A, p = 4 Ом/П. t = O. lS)

РИС. 4.7. Спектральные зависимостп коэффициента отражения селективной прозрачной изоляции на основе стекла с пленками

1 — CUjS (Р = 70 Ом/П, Т(. = 48%); 2 — Si02 (р = 16 Ом/П, Гс = 53%); 3 — ZnS — f-

л — Си + ZnS (lZnS = 520 А. ‘си = 75 A, lZnS = е0° А, Тс = 49%); 4 — ZnS + Си Ь — I — ZnS dzns = 550 А. ‘Си =— НО A, ‘ZnS = 750 А, Тс = 63%); 5 — ZnS + Ag + -)- ZnS (‘ZnS “ 520 A, ‘Ag ~ 110 A, ‘znS ~ 770 A, rl ^ = 68%); 6 ZnS -|- Ag +

ZnS (‘ZnS = 020 ‘Ag ~ *00 A, ‘znS = 700 A, Tc = 64%)

зрачную изоляцию с разработанными покрытиями, по методикам, изложенным, например, в работах [178, 179].

Для возможного использования разработанных трехслойных систем в качестве прозрачных электропроводящих покрытий на стекле (для электрообогрева) определено удельное поверхностное электрическое сопротивление пленок. Для систем на основе пле­нок алюминия получили р = 40 — ч — 50 Ом/Г, а для систем на основе серебра — р ^ 10 Ом/г (расстояние между электродами составляло 1 см). Для проводящих пленок Sn02 и Cu2S можно получить столь же низкие значения поверхностного сопротивле­ния (и уменьшение интегрального коэффициента излучения по сравнению со значениями, приводимыми в табл. 4.2) при увели­чении их толщины, однако прозрачность при этом в видимой об­ласти солнечного спектра резко падает. Так, для пленок Cu2S при р л; 15 Ом/г отражение в области 5—23 мкм повышается до 85% (є да 0,15 — ч — 0,2), однако значение коэффициента пропуска­ния при X = 0,6 мкм уменьшается до 30% [183], а Тс, как показал расчет по спектральным данным этой же работы, падает прибли­зительно до 18%. Лучшими оптическими свойствами обладают более перспективные трехслойные покрытия ТЮ2 — J — Ag -f Ті02 [184] и рассмотренные выше ZnS -|- Ag + 2nS [182].

Интересен и оригинален метод получения полупрозрачного селективного покрытия фотолитографическим вытравливанием в сплошной алюминиевой фольге или в напыленной на стекло пленке алюминия круглых отверстий диаметром порядка 0,1 мкм в количестве около 10е на 1 см2. Таким способом удалось получить отношение Тс/е ж 10 [185]. Очевидно, что использова­ние данного метода улучшения селективности для трехслойных покрытий ZnS -|- Ag — і — ZnS [182] или Ti02 — f — Ag — j — Ti02 [184] может привести к дальнейшему увеличению отношения Тс/е и КПД преобразователей солнечной энергии. Первые положитель­ные результаты в этом направлении были опубликованы в работе [186]: экспериментально был обнаружен факт значительного уве­личения коэффициента пропускания пленок Sn02 и 1п2Оэ при образовании в них квадратных отверстий со стороной 2,5 мкм, хотя и сопровождавшийся некоторым уменьшением коэффициента излучения є. Возможно, если бы использовались отверстия мень­шего диаметра (например, порядка 0,1 мкм, как в работе [185]), то уменьшения є не произошло бы.

При определении областей применения разработанных селек­тивных оптических покрытий следует иметь в виду, что исполь­зование в условиях вакуума или с экранированием от воздействия влаги является наиболее благоприятным для тонкопленочных покрытий. Эти покрытия могут найти сейчас широкое применение для нанесения на внутреннюю поверхность защитного стекла гелиоводонагревателей, получения прозрачных сосудов Дьюара, экспериментов по отжигу радиационных дефектов солнечных бата­рей, прозрачной изоляции гелиоустановок, в любых гелиоприем — пиках с вакуумной изоляцией от окружающей среды.

Использование усовершенствованных покрытий для гелиотеп­лиц и опреснителей (где неизбежна повышенная влажность) окажется возможным после разработки методов защиты покрытий триплексированием или нанесением лаков, прозрачных в солнеч­ной и инфракрасной областях спектра. Эта задача, наряду с раз­работкой многослойного просветления полупрозрачных металли­ческих слоев и проведением лабораторных и натурных испытаний, является основным предметом исследований, проводимых в насто­ящее время. В частности, недавно удалось показать, что исполь­зование сравнительно прозрачных в инфракрасной области спек­тра лаков на основе фторсополимеров позволяет защитить трех — слойныо покрытия ZnS + Ag + ZnS от влаги при небольшом возрастании коэффициента излучения е до 0,2 [187].

4.3.

Селективные покрытия концентраторов солнечной энергии пре­следуют цель не только получения необходимых оптических свойств поверхности, но и защиты отражающего слоя от атмосфер­ного влияния. В случае теплового контакта концентратора с фото­преобразователями или холодными спаями термоэлектрогенера­торов покрытия должны также увеличивать интегральный коэф­фициент собственного теплового излучения поверхности концен­тратора (при сохранении высокого отражения в солнечной об­ласти спектра), благодаря чему концентратор может быть исполь­зован одновременно и как отражатель, и как эффективный ра­диатор. Стабильные покрытия для концентраторов могут быть получены одним из следующих способов.

1. Электрохимическим анодированием полированного алюми­ния (или напыленной в вакууме пленки алюминия) для получе­ния на их поверхности слоя А1203. Анодная пленка обладает вы­сокой стойкостью к влаге, малой пористостью и повышает є алю­миния с 0,04 до 0,8 Качество покрытия, однако, сильно зависит от режима электрохимического процесса.

2. Испарением в вакууме защитных слоев из SiO, Sn02, АІ203 и Si02 [173]. Покрытия могут быть нанесены на любую отражаю­щую поверхность и повышают є также до 0,8, однако обладают сравнительно слабой адгезией и пористы. Пленка SiO обладает значительным поглощением в коротковолновой части видимого спектра и в ультрафиолетовой. При толщине больше 2—3 мкм покрытия, полученные испарением в вакууме, отслаиваются от поверхности из-за больших внутренних напряжений.

3. Нанесением стойких к ультрафиолетовым лучам и термо­перепадам прозрачных кремнийоргапических лаков. Эти покры­тия могут быть получены практически на любой поверхности, об­ладают хорошим сцеплением, при I = 15 ч — 20 мкм повышают е алюминия до 0,95. Их недостатком является более низкая свето­стойкость. чем, например, у анодных пленок, и быстрая запыляемость в процессе эксплуатации. В меньшей мере этими недостатками, как показали исследования [158, 174], обладают покрытия па основе полисилоксановых и полисилазановых лаков.

При небольшой толщине (5—10 мкм) эти лаки полностью прозрач­ны в ультрафиолетовой области наземного солнечного излучения (к —= 0,28 — н 0,4 мкм).

4. Нанесением отражающего слоя на внутреннюю поверхность полированных стекол с дополнительной защитой тыльной стороны лаковыми композициями. Конечно, этот способ в основном при­годен для сравнительно небольших концентраторов, однако у него одно важное преимущество: отражение концентратора в ультра­фиолетовой области спектра может регулироваться изменением состава стекла. Так, при боросиликатном стекле К-8 излучение с к < 0,36 мкм полностью поглощается стеклом и концентратор не отражает ультрафиолетовые лучи, тогда как при стекле ЛК-8 или кварце они практически не поглощаются и будут отражаться. Это свойство таких концентраторов может быть использовано для облучения семян, при лечении больных дозированным солнечным светом определенного спектрального состава. При использовании треугольных фацет из таких отражателей может быть выполнена поверхность больших концентраторов.

Вероятно, полное решение проблемы защиты отражающих по­верхностей будет достигнуто комбинированным путем, например анодированием и нанесением слоя лака или при совместном при­менении анодирования и вакуумного испарения.

Если методики анодирования и вакуумного испарения для получения оптических покрытий концентраторов разработаны дос­таточно полно [32, 41, 46], то нанесению полимерных покрытий (особенно при использовании их не только как защитных, но и селективных) уделялось сравнительно мало внимания.

Требования к оптическим и механическим свойствам полимер­ных покрытий концентраторов сложны и разнообразны.

1. Абсолютная прозрачность во всей спектральной области сол­нечного излучения — от 0,2 до 2,5 мкм. С точки зрения стойкости покрытия важна прозрачность в ультрафиолетовой области спек­тра, поскольку это излучение оказывает основное разрушающее действие на полимеры. Кроме того, в ряде случаев, как уже упо­миналось, требуется высокий коэффициент отражения в ультра­фиолетовой области спектра.

2. Полное поглощение инфракрасного излучения (3—30 мкм) для увеличения коэффициента собственного теплового излучения поверхности концентратора. При больших поверхностях совре­менных концентраторов тепловой баланс преобразователя солнеч­ной энергии в значительной мере зависит от сброса тепла собствен­ным излучением этих поверхностей.

3. Хорошая адгезия к отражающему слою, отсутствие пор, эластичность при низкой температуре. Последние требования часто взаимно исключают друг друга и требуют выбора оптималь­ной толщины покрытия.

4. Простота нанесения и невысокая стоимость.

С учетом ограниченной устойчивости к ультрафиолетовому излучению и атмосферным воздействиям ряда полимеров для удовлетворения комплекса перечисленных выше требований не­обходимы не только выбор материала, толщины и технологии нанесения, но и проведение длительных светопогодных испытаний покрытий в южных районах СССР с тщательным измерением опти­ческих характеристик защищенных концентраторов до и после старения, поскольку при длительном практическом использова­нии концентраторов солнечной энергии отражение от их рабочей поверхности значительно уменьшается вследствие воздействия солнечного излучения, влажности и перепадов температуры, а также истирания песчаной пылью.

В результате предварительных лабораторных исследований [175] прозрачных полимерных покрытий на основе поливинил — бутираля (ПВБ), полиарилата (Д-4), сополимера винилбутилового эфира с метилметакрилатом (СВМ-31), бутилметакрилата (БМК-5), алкидакрилата (АК-11), полиметилфенилгилоксана и бутилмота — крилата (КО-538) обнаружено, что при перепадах температуры с —50 до +90° С лаки ПВБ, Д-4, СВМ-31, БМК-5 отслаиваются вместе с напыленными пленками серебра и алюминия от поверх­ности концентратора, а лаки АК-11 и КО-538 выдерживают это испытание — покрытие остается прочным, с хорошей адгезией к зеркальной поверхности (при толщине слоя лака не более 25 мкм).

Поэтому для испытаний в естественных условиях выбраны ла­ки кремнийорганический КО-538 и алкидноакриловый АК-11, к которому добавлялись для увеличения светостойкости 2,2′- диокси-4,4′-диметоксибензофенон и 2,2′-окси-4,4′-диоксибензо — фенон. Эти покрытия наносились кистью или распылителем поверх отражающего слоя серебра, осажденного гальванически на мед­ные ленты толщиной 0,1—0,15 мм. Благодаря большому числу ши­роких полос поглощения в инфракрасной области, характерному для органических и кремнийорганических соединений, слой про­зрачного лака, сохраняя высокое отражение от серебра в области солнечного спектра, резко уменьшает отражение от его поверх­ности в области 2—25 мкм, что хорошо видно из рис. 4.1. Измере­ния проводились на инфракрасном спектрофотометре ИКС-14 с приставкой для измерения зеркального отражения [153]. Спек­тральные кривые приведены для тех значений I, при которых слой лака остается механически прочным во время испытаний на свето­вое старение и термоциклирования. При увеличении толщины слоя лака отражение в области % 2 мкм оказывается погашен­

ным еще сильнее, но это, к сожалению, нельзя осуществить для практически используемых концентраторов из-за того, что адге­зия ухудшается с увеличением I покрытия. При выбранной нами сравнительно небольшой толщине (I ^ 25 мкм) слой лака обла-

РИС. 4.1. Спектральные зависимости’коэффициента отражения поверхности концентратора с отражающим слоем серебра, покрытым лаками 1 — АК-11 (1 ж 4 6 мкм); 2 — КО-538 (I ж 20 — г — 22 мкм); 3 — АК-И + 1% 2-2′-ш;~ си-4,4′-диоксибензофенона (1 ж 10 ч — 22 мкм); 4 — АК-11 — Ь 1% 2,2′-диокси-4,4′-димсток — сибепэофснона (1ж 12 — ь 18 мкм)

дает еще одним достоинством — у него практически отсутствует поглощение в ультрафиолетовой области спектра наземного Солн­ца (0,28—0,4 мкм). При нанесении лаковых покрытий такой тол­щины на пленку алюминия, осажденную испарением в вакууме на полированное стекло, удается получить поверхность, обладаю­щую высоким отражением в этой области спектра и одновременно хорошо защищенную от механических и атмосферных воздействий (серебряная подложка для отражения ультрафиолетовых лучей не может быть использована из-за низкого отражения серебра при л < 0,38 мкм).

Лучшие отражающие свойства алюминия, покрытого лаком, отчетливо видны на рис. 4.2 из сравнения с концентраторами, за­щищенными полученными испарением в вакууме пленками SiO HSi203, что являлось до недавнего времени наиболее разработан­ным способом защиты зеркал от влияния атмосферы. Измерения проводились на спектрофотометре СФ-4 с приставкой ПЗО-1. Кроме спектральных коэффициентов отражения, фотометром ФМ-59 измерялся интегральный коэффициент поглощения сол­нечного излучения ас (в области спектра 0,25—2,5 мкм), а термо­радиометром ФМ-63 — интегральный коэффициент собственного теплового излучения поверхности є при 25° С (в области спектра б,0—40 мкм). Были изготовлены образцы концентраторов с пок — рытиямииз лаков АК-11, АК-11 + стабилизатор, КО-538 толщи­ной 5—25 мкм; варьировались вязкость лаков и количество наносимых слоев. Лабораторные испытания на устойчивость к пере­паду температуры и измерения исходных оптических коэффициен­тов ас и е позволили отобрать образцы оптимальной толщины, которые были подвергнуты световому старению в южных районах Советского Союза в течение 16 месяцев.

Результаты определения интегральных оптических коэф­фициентов концентраторов до и после старения приведены в табл. 4.1. Наименьшим отношением сх^/е обладает покрытие из серебра со слоем лака КО-538. Это покрытие отличается и наиболь­шей стабильностью оптических характеристик в процессе эксплу­атации. Его внешний вид практически не изменился за 16-месяч — ную экспозицию в Ереване. Покрытие из лака КО-538 успешно защищает также концентраторы со слоем алюминия, получен­ным испарением в вакууме. Такое покрытие легко очистить от пыли и загрязнений, так как его можно протирать тампонами, смоченными водой или спиртом. Лак технологичен: покрытие тол­щиной 20—25 мкм наносится распылителем в два слоя при вяз­кости 14—16 с, определенной по вискозиметру ВЗ-4; сушка при комнатной температуре в течение 2—5 ч. Лак АК-11 пожелтел, его прозрачность ухудшилась на 15—20% в видимой области спектра. Введение производных бензофенона в его состав не дало •ожидаемого эффекта стабилизации свойств покрытия при воздей-

ствии ультрафиолетового излучения. Это, по-видимому, может быть объяснено недостаточной чистотой стабилизирующих доба­вок. Лак АК-11 менее технологичен, он сушится при повышенной температуре (100° С) и уступает КО-538 по твердости (0,55 и 0,7 по МГ-4 соответственно).

Из приведенного выше следует, что для использования в широ­ких масштабах может быть рекомендовано покрытие из прозрач­ного кремнийорганического лака КО-538 толщиной 20—25 мкм, наносимого по алюминиевым или серебряннлі отражающим слоям на поверхности концентраторов.

Столь же перспективны для защиты поверхности концентрато­ров и придания им селективных свойств полимерные прозрачные покрытия на основе кремнийорганических полисилоксановых и силазановых лаков, подробно описанные в работах [158, 174].

4.2.