MX2011010130A

MX2011010130A - Espejo reflectante solar que tiene un recubrimiento protector y metodo de fabricacion del mismo.

Info

Publication number: MX2011010130A
Application number: MX2011010130A
Authority: MX
Inventors: James P Thiel; William R Siskos; Harry Buhay; Abhinav Bhandari
Original assignee: Ppg Ind Ohio Inc
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2011-10-11
Also published as: KR20110132469A; JP2012522265A; CL2011002390A1; IL215367A; IL215367A0; BRPI1010263A2; JP5602828B2; KR101393907B1; TWI469376B; CN102422182A; WO2010111075A1; MA33141B1; EP2411849A1; TW201101521A; CN102422182B

Abstract

Un espejo reflectante solar que incluye un sustrato de vidrio conformado que tiene un área focal, un recubrimiento reflectante sobre su superficie convexa y una capa de barrera para iones de sodio sobre su superficie cóncava. El sustrato conformado tiene un modelo de tensiones que tiene una deformación por tensión radial en el área inferior y una deformación por comprensión circunferencial en la periferia del sustrato. A medida que aumenta la distancia desde la periferia del sustrato conformado, la deformación por comprensión circunferencial disminuye hasta una "línea de transición" donde comienza la deformación por tensión circunferencial. A medida que aumenta la distancia desde la línea de transición en una dirección hacia el área inferior del sustrato de vidrio, la tensión circunferencial aumenta. Para compensar el modelo de tensiones en el sustrato de vidrio conformado, para evitar el combado de, el arañado superficial de la capa de barrera, la capa de barrera que incluye un espesor de óxido de silicio y aluminio, entre otras cosas, puede variarse. También se analiza un método de fabricación de un espejo solar a partir de secciones conformadas.

Description

ESPEJO REFLECTANTE SOLAR QUE TIENE UN RECUBRIMIENTO PROTECTOR Y MÉTODO DE FABRICACIÓN DEL MISMO REFERENCIA CRUZADA A LA SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos con N° de Serie 61/164.047, presentada el 27 de marzo de 2009, y titulada "CAPA DE BARRERA ALCALINA". La Solicitud con N° de Serie 61/164.047 se incorpora en su totalidad por referencia en este documento.

Esta solicitud está basada en el contenido de la Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 12/709.045, presentada el 19 de febrero de 2010, en nombre de Abhlnav Bhandari, Harry Buhay, William R. Siskos y James P. Thiel y titulada ESPEJO REFLECTANTE SOLAR QUE TIENE UN RECUBRIMIENTO PROTECTOR Y MÉTODO DE FABRICACIÓN DEL MISMO; y la Solicitud Patente de Estados Unidos con N° de Serie 12/709.091 , presentada el 19 de febrero de 2010, en nombre de James P. Thiel y titulada UN ESPEJO REFLECTANTE SOLAR Y MÉTODO DE FABRICACIÓN DEL MISMO, y esta solicitud reivindica el beneficio de las Solicitudes de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 12/709.045 y 12/709.091. Las Solicitudes con N° de Serie 12/709.045 y 12/709.091 se incorporan en su totalidad por referencia en este documento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la Invención Esta invención se refiere a un espejo reflectante solar, por ejemplo un espejo de vidrio reflectante solar con forma parabólica, que tiene un recubrimiento protector, por ejemplo, una capa de barrera alcalina, y a un método de fabricación del mismo, y más particularmente, a una capa de barrera alcalina sobre la superficie cóncava del espejo para impedir que iones alcalinos, por ejemplo, iones de sodio, precipiten sobre la superficie cóncava del espejo. La capa de barrera alcalina preferida de esta invención tiene propiedades de resistencia a arañazos y resistencia química para impedir el daño abrasivo de la superficie cóncava del espejo. 2. Descripción de la Tecnología Disponible Actualmente, existe un interés para aumentar la eficacia de los colectores solares, por ejemplo y sin limitarse al análisis, mejora de la eficacia de los espejos solares, por ejemplo, espejos con forma parabólica, usados para reflejar los rayos solares a un dispositivo localizado en el punto focal del espejo parabólico. El dispositivo es normalmente del tipo conocido en la técnica para convertir la energía solar en otra forma de energía utilizable, por ejemplo, energía eléctrica. En otra realización de la técnica anterior, el espejo parabólico es un espejo primario que refleja los rayos solares a un espejo secundario, situado con respecto al punto focal del espejo primario para reflejar los rayos solares al dispositivo conversor.

En general, el espejo con forma parabólica incluye un sustrato con forma parabólica que tiene una superficie reflectante, por ejemplo, un recubrimiento de plata sobre la superficie convexa del sustrato conformado. El material preferido del sustrato conformado es vidrio de silicato de sodio, debido al elevado rendimiento en el conformado de una lámina de vidrio plana con respecto a una lámina o sustrato parabólico; el bajo coste de la fabricación de láminas de vidrio planas y el elevado rendimiento y bajo coste de la aplicación de un recubrimiento reflectante solar sobre una superficie del sustrato de vidrio conformado.

Aunque el vidrio de silicato de sodio es un material aceptable para el sustrato para espejos reflectante solares, existen limitaciones para el uso del vidrio. Más particularmente, en el proceso de conformado, una lámina de vidrio plana se calienta a temperaturas de aproximadamente 649 grados centígrados (en lo sucesivo en este documento denominado "C") y se conforma en la forma parabólica. Durante el calentamiento y el conformado de la lámina de vidrio, los iones alcalinos, por ejemplo iones de sodio, en la lámina de vidrio se difunden o lixivian fuera de la lámina de vidrio. Adicionalmente, durante la exposición del sustrato de vidrio con forma parabólica a la energía solar, por ejemplo exposición ambiental prolongada, los iones sodio adicionales lixivian fuera del sustrato de vidrio. Como aprecian los expertos en la materia, el lixiviado o difusión de los iones sodio del vidrio es un hecho esperado y, a bajas temperaturas, es un proceso lento. Sin embargo, el calentamiento del vidrio y/o la exposición ambiental prolongada del vidrio a la energía solar acelera el lixiviado o difusión de los iones sodio fuera del vidrio, y aumenta la cantidad de iones sodio que lixivian fuera del vidrio. Los iones sodio que lixivian fuera del vidrio reaccionan con la humedad en la atmósfera y se convierten de iones sodio en compuestos de sodio, por ejemplo, hidróxido de sodio y carbonato de sodio. Los compuestos de sodio pueden atacar químicamente la superficie del vidrio y pueden depositarse como un precipitado sobre la superficie del vidrio. Los precipitados de compuestos de sodio disminuyen la transmisión de luz visible a través del vidrio, por ejemplo, en el caso de sustrato de vidrio con forma parabólica, disminuye la transmisión de energía solar hacia el recubrimiento reflectante sobre la superficie convexa del sustrato de vidrio conformado, y disminuye la transmisión de energía solar reflejada desde el recubrimiento reflectantes a través del sustrato de vidrio conformado a la superficie cóncava del sustrato de vidrio conformado.

Como apreciarán adicionalmente los expertos en la materia, la superficie de los sustratos de vidrio conformados es una superficie especular y la energía solar es incidente sobre la superficie cóncava del sustrato de vidrio, en forma de rayos de luz paralelos. Los rayos de luz paralelos se reflejan desde la superficie cóncava, y se reflejan desde el recubrimiento reflectante como rayos de luz convergentes. El compuesto de sodio precipitado sobre las superficies de vidrio cóncavas convierte la superficie especular en una superficie no especular o difusora, que dirige los rayos de luz reflejados desde, y que pasan a través de, el precipitado, lejos del punto focal del espejo primario. La expresión "superficie especular", como se usa en este documento, significa una superficie reflectante luminosa, en la que un rayo de luz incidente sobre la superficie reflectante tiene un ángulo de incidencia igual al ángulo de reflexión. La expresión "superficie no especular o difusora", como se usa en este documento, significa una superficie reflectante en la que un rayo de luz incidente sobre la superficie reflectante tiene un ángulo de incidencia diferente del ángulo de reflexión.

Otra limitación del vidrio es que hay que tener un cuidado para evitar arañazos en las superficies de vidrio. Los arañazos en las superficies de vidrio también pueden cambiar una superficie especular a una superficie no especular o difusora. Como apreciarán los expertos en la materia, a medida que la superficie cóncava reflectante cambia de una superficie especular a una superficie no especular o difusora, el porcentaje de rayos de luz solares reflectantes incidentes sobre el punto focal del espejo con forma parabólica disminuye, reduciendo la eficacia del espejo reflectante solar.

Las técnicas actuales para retirar y/o eliminar el de compuesto de sodio precipitado de la superficie cóncava de un espejo parabólico incluyen la limpieza de las superficies y/o encerrar la superficie cóncava del espejo en una cámara sellada que tiene un gas inerte, para impedir que los iones sodio formen el precipitado. Las técnicas actuales para retirar arañazos incluyen esmerilar las superficies de la lámina de vidrio que tienen arañazos. Todas estas técnicas para garantizar que las superficies del espejo solar conserven una superficie especular son costosas.

Las capas de barrera se conocen en la técnica, por ejemplo, se describen en las Patentes de Estados Unidos N° 4.238.276; 5.270.615; 5.830.252 y 6.027.766, y en la Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 08/597543 y en la Publicación de Estados Unidos 2007/0275253A1. Una de las limitaciones de las capas de barrera alcalina y/o capas resistentes a arañazos actualmente disponibles es que son eficaces para su uso sobre superficies planas o conformadas de sustratos de vidrio, pero no son eficaces para su uso en una superficie plana que posteriormente se conformará a una superficie curvada, por ejemplo una superficie cóncava de un espejo parabólico. Existe escaso, si lo hubiere, reconocimiento o análisis en la técnica anterior de los problemas que tienen que resolverse cuando un sustrato recubierto con una capa de barrera y/o una capa resistente a arañazos se conforma a partir de un sustrato recubierto plano en un sustrato recubierto con forma parabólica. Más particularmente, existe un escaso, si lo hubiera, análisis en la técnica anterior acerca de la eliminación de los arañazos en, y/o el combado del recubrimiento, a medida que el contorno del vidrio recubierto se modifica a partir de una pieza de vidrio que tiene una superficie plana a un sustrato de vidrio conformado que tiene una superficie cóncava. Como reconoce la presente solicitud, cuando el recubrimiento de barrera se tensa, el recubrimiento se agrieta y los iones de sodio quedan expuestos a la atmósfera y forman el compuesto de sodio precipitado sobre las superficies del sustrato de vidrio y/o cuando el recubrimiento de barrera y/o el recubrimiento resistente a arañazos se comba, la superficie cambia de una superficie especular a una superficie no especular o difusora.

Como podrán apreciar ahora los expertos en la materia, sería ventajoso proporcionar un recubrimiento o capa de barrera alcalina, por ejemplo un recubrimiento de barrera de iones sodio que tuviera propiedades de resistencia a arañazos para impedir que las superficies cóncavas de los espejos primarios y secundarios se modificasen de una superficie especular a una superficie no especular o difusora.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un espejo reflectante solar que tiene una superficie reflectante curvada, incluyendo, entre otras cosas, un sustrato transparente que tiene una superficie convexa y una superficie cóncava opuesta, y un recubrimiento reflectante sobre la superficie convexa y una capa o recubrimiento de barrera alcalina sobre la superficie cóncava. El recubrimiento reflectante refleja longitudes de onda seleccionadas del espectro electromagnético.

Adicionalmente, la invención se refiere a un método para fabricar el espejo reflectante solar que tiene una superficie reflectante curvada, entre otras cosas, proporcionando una lámina transparente plana; conformar la lámina para proporcionar un sustrato transparente conformado que tiene una superficie convexa y una superficie cóncava opuesta y un área focal; aplicar un recubrimiento reflectante sobre la superficie convexa del sustrato y proporcionar una capa de barrera alcalina sobre la superficie cóncava del sustrato.

Aún adicionalmente, la invención se refiere a un recubrimiento de barrera alcalino que incluye, entre otras cosas, un óxido de silicio y aluminio.

Además, esta invención se refiere a un espejo reflectante solar que tiene una superficie reflectante curvada. El espejo incluye, entre otras cosas, una pluralidad de segmentos conformados transparentes; instalaciones de seguridad para mantener sujetos los segmentos entre sí, para proporcionar un sustrato transparente conformado que tiene una superficie convexa y una superficie cóncava opuesta con un área focal y un recubrimiento reflectante solar sobre una de las superficies del sustrato conformado, en el que el recubrimiento refleja ondas visibles e infrarrojo del espectro electromagnético hacia el área focal del sustrato transparente conformado.

Esta invención se refiere adicionalmente a un método para fabricar un espejo reflectante solar conformado. El método se consigue, entre otras cosas, conformando dos o más segmentos transparentes y planos para proporcionar dos o más segmentos transparentes, en los que cada uno de los segmentos transparentes conformados comprende (1 /(segmentos totales del sustrato transparente conformado)) parte del sustrato transparente de vidrio conformado; asegurar los segmentos transparentes conformados entre sí para proporcionar el sustrato transparente conformado, incluyendo el sustrato transparente conformado, entre otras cosas, una superficie convexa y una superficie cóncava opuesta, que tiene un área focal, y proporcionar un recubrimiento reflectante sobre al menos una de las superficies del sustrato transparente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en planta elevada de una disposición de la técnica anterior de colectores solares.

La Figura 2 es una vista isométrica de un colector solar de la técnica anterior y la Figura 2A es una vista ampliada de un rayo solar incidente sobre la superficie cóncava del colector solar.

La Figura 3 es una vista similar a la Figura 2, que muestra un espejo solar de la invención.

La Figura 4 es una vista isométrica de una pieza de vidrio que tiene un recubrimiento de la invención, teniendo el recubrimiento en la Figura 4 partes eliminadas con fines de claridad.

La Figura 5A es una vista en alzado lateral de un molde de vacío que tiene la pieza de vidrio de la Figura 4 montada sobre el extremo abierto del molde de vacío y la Figura 5B es una vista en sección transversal del molde de vació que tiene el sustrato de vidrio conformado de la invención en el interior del molde de vacío.

La Figura 6 es una vista en alzado superior del sustrato de vidrio conformado de la invención, que muestra el patrón de tensiones compresoras circunferenciales en la periferia del sustrato de vidrio conformado.

La Figura 7 es una vista tomada a lo largo de la línea 7-7 de la Figura 6 que muestra, entre otras cosas, la línea de deformación de transición del sustrato de vidrio conformado.

La Figura 8 es una vista tomada a lo largo de la línea 8-8 de la Figura 7 que muestra la deformación por tensión circunferencial y la deformación por tensión radial del sustrato de vidrio conformado.

La Figura 9A es una vista isométrica de un segmento de la pieza de vidrio mostrada en la Figura 4; la Figura 9B es una vista isométrica del segmento mostrado en la Figura 9A después de que la pieza de vidrio se haya conformado al sustrato de vidrio conformado, teniendo el recubrimiento picos y valles, y la Figura 9C es una vista similar a la vista de la Figura 9B, que muestra un segmento del sustrato de vidrio conformado fabricado de acuerdo con las enseñanzas de la invención, teniendo el recubrimiento un número reducido de picos y valles, alturas de pico reducidas y profundidades de valle reducidas.

La Figura 10 es una vista similar a la vista de la Figura 4, que muestra otra realización de la invención para fabricar el espejo solar conformado de la invención, que incluye cortar un vidrio recubierto en segmentos.

La Figura 11 es una vista superior ¡sométrica de una lámina de vidrió con disposición prensada, que puede usarse en la realización práctica de la invención para conformar los segmentos cortados a partir del vidrio recubierto de la Figura 10.

La Figura 12 es una vista superior de un espejo solar conformado de la invención fabricado uniendo segmentos de vidrio conformados.

La Figura 13 es una vista similar a la vista de la Figura 3, que muestra el espejo solar conformado de la invención fabricado con los segmentos de vidrio conformados.

La Figura 14 es una vista similar a la vista de la Figura 4, que muestra un recubrimiento protector sobre una pieza de vidrio circular.

La Figura 15 es una vista en alzado superior, en sección transversal, del sustrato de vidrio conformado en una posición entre la línea de deformación de transición y la parte inferior del sustrato de vidrio conformado, mostrando la vista fisuras en las áreas de tensión circunferencial y de tensión radial del sustrato de vidrio confórmado, no mostrándose la trama transversal de recubrimiento por motivos de claridad.

Las Figuras 16-19 son vistas laterales en sección transversal de secciones de piezas de vidrio planas del tipo mostrado en la Figura 4, que tienen un recubrimiento de barrera y/o un recubrimiento resistente a arañazos de la invención sobre una o ambas superficies de las piezas de vidrio y, opcionalmente, una superficie reflectante sobre una superficie de las piezas de vidrio.

La Figura 20 es una vista lateral de una sección de una célula fotovoltaica que tiene la capa de barrera de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS DE LA INVENCIÓN En el siguiente análisis, los términos espaciales o direccionales, tales como "interno", "externo", "izquierdo", "derecho", "hacia arriba", "hacia abajo", "horizontal", "vertical" y similares, se refieren a la invención tal y como se muestra en las figuras de los dibujos. Sin embargo, debe entenderse que la invención puede asumir diversas orientaciones alternativas y, por consiguiente, dichos términos no deben considerarse limitantes. Adicionalmente, todos los números que expresan dimensiones, características físicas y similares, usados en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones, debe entenderse como que están modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". Por consiguiente, a menos que se indique lo contrario, los valores numéricos indicados en la siguiente memoria descriptiva y en las reivindicaciones pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se quiere obtener mediante la presente invención. Como mínimo, y no como un intento de limitar la solicitud de la doctrina de equivalentes al alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico debería considerarse, al menos, en vista del número de dígitos significativos indicados y aplicando técnicas de redondeo habituales. Además, debe entenderse que todos los intervalos descritos en este documento incluyen todos y cada uno de los sub-intervalos incluidos en su interior. Por ejemplo, un intervalo indicado de "1 a 10" debe considerarse que incluye todos y cada uno de los sub-intervalos entre (e inclusive) el valor mínimo de 1 y el valor máximo de 10; es decir, todos los sub-intervalos que comienzan con un valor mínimo de 1 o mayor y acaban con un valor máximo de 10 o menor, por ejemplo de 1 a 6,7, o de 3,2 a 8,1 , o de 5,5 a 10. Además, como se usa en este documento, las expresiones "aplicado sobre", o "proporcionado sobre" significa aplicar o proporcionar sobre, pero no necesariamente en la superficie de contacto. Por ejemplo, un material "aplicado" sobre un sustrato o una superficie de sustrato no excluye la presencia de uno o más materiales distintos de la misma o diferente composición, localizados entre el material depositado y el sustrato o superficie de sustrato.

Antes de analizar las diversas realizaciones no limitantes de la invención, debe entenderse que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de las realizaciones no limitantes particulares mostradas y analizadas en este documento, ya que la invención es capaz de otras realizaciones. Adicionalmente, la terminología usada en este documento para el análisis de la invención es con fines descriptivos y no de limitación. Adicionalmente aún, a menos que se indique de otra manera, en el siguiente análisis los números similares se refieren a elementos similares.

El recubrimiento o capa de barrera de la invención es un recubrimiento de sílice-óxido de aluminio analizado a continuación con detalle. El recubrimiento de silicio-óxido de aluminio de la invención también proporciona protección contra el daño mecánico, por ejemplo, arañazos y daño químico, por ejemplo ataque químico de materiales que tienen un pH en el intervalo de 7-14 y, en particular, en el intervalo de 9-14. El siguiente análisis relacionado con las propiedades de barrera del recubrimiento de la invención es aplicable a las propiedades de resistencia a arañazos del recubrimiento de la invención, a menos que se indique de otra manera. En este sentido, un recubrimiento con un espesor menor de 50 nanómetros (en lo sucesivo en este documento indicado "nm"), el recubrimiento de silicio-óxido de aluminio de la invención pierde resistencia a daño mecánico y daño químico.

Para aclarar el análisis, las expresiones "capa o recubrimiento de barrera alcalina" y "capa o recubrimiento de barrera para iones sodio" se refiere a una capa o recubrimiento que actúa como una barrera para impedir o limitar la formación de precipitados alcalinos o de sodio sobre, y opcionalmente tiene una resistencia para impedir o limitar el daño mecánico y/o químico en la superficie sobre la cual, o en la cual, se aplica la capa o recubrimiento. "Capa o recubrimiento protector" se refiere a una capa o recubrimiento que tiene una resistencia para impedir o limitar el daño mecánico y/o químico, y/o que puede limitar la formación de precipitados alcalinos o de sodio sobre, la superficie sobre la cual, o en la que, se aplica la capa o recubrimiento.

Se analizarán realizaciones no limitantes de la invención usando el proceso de recubrimiento por deposición al vacío por bombardeo con magnetrón (en lo sucesivo en este documento denominado "MSVD") para aplicar un recubrimiento, capa o película sobre, o en, una superficie de sustrato que es una barrera para iones alcalinos, por ejemplo impidiendo que los iones sodio reaccionen con la humedad en la atmósfera y conviertan los iones sodio en compuestos de sodio, por ejemplo, hidróxido de sodio y carbonato de sodio, compuestos que precipitan sobre la superficie del vidrio como se ha indicado anteriormente. Como se aprecia, la invención no se limita al proceso de recubrimiento, y el proceso de recubrimiento puede ser cualquier proceso de recubrimiento que aplique o recubra un ión alcalino, por ejemplo un ión de sodio, película o capa de barrera sobre, o en, una superficie de vidrio.

El siguiente análisis se refiere a realizaciones no limitantes de aplicación de un recubrimiento o capa de barrera para iones alcalinos. A menos que se indique de otra manera, el análisis es aplicable a recubrimientos o capas resistentes a arañazos.

Como se aprecia, el sustrato o pieza de vidrio no es limitante para la invención, y el vidrio puede ser un vidrio de cualquier composición; el vidrio puede ser un vidrio transparente o tintado, y/o el vidrio puede estar atemperado, termoendurecido o puede ser un vidrio templado. La pieza o sustrato de vidrio puede tener cualquier forma, espesor y tamaño. Las realizaciones no limitantes de la invención se presentan como las realizaciones relacionadas con espejos reflectantes solares. Sin embargo, la invención no se limita a esto, y la invención puede llevarse a la práctica en la fabricación de ventanas de comercios y de viviendas; mamparas de ducha, elementos transparentes para vehículos aéreos, espaciales, terrestres y acuáticos; botellas recubiertas; vidrio recubierto para aplicaciones fotovoltaicas de películas finas; vidrio calentado eléctricamente para refrigeradores comerciales antiniebla y vidrio para uso mobiliario.

En el siguiente análisis, el espejo reflectante solar conformado se refiere a un espejo reflectante con forma parabólica, sin embargo, la invención no se limita al mismo, y la invención, a menos que se indique de otra manera, puede llevarse a la práctica con cualquier espejo que tenga una superficie reflectante curvada y un punto focal o área focal, por ejemplo, pero sin limitar la invención, un espejo con forma parabólica y un espejo con forma esférica. Un "punto focal" y "área focal" se define como una posición donde más del 80% de los rayos solares reflejados desde el espejo, convergen. El tamaño y localización del "área focal" no es limitante parar la invención y, en una realización no limitante de la invención, el área focal es menor que una quinta parte (1/5) del área reflectante del espejo.

En la Fig. 1 se muestra una disposición 18 de colectores solares 20 conformados (véase la Fig. 2) de la técnica anterior para convertir la energía solar en energía eléctrica. La invención no se limita a la forma de unir los colectores solares 20 en la disposición 18, y puede usarse cualquiera de las técnicas conocidas en la técnica para unir colectores solares 20 en la disposición 18. Adicionalmente, la invención no se limita al número de colectores solares 20 en la disposición 18, por ejemplo la invención puede llevarse a la práctica sobre un colector solar 20 y una de las disposiciones de 2, 3, 4, 5, 10, 20, más de 50 y cualquier combinación numérica de colectores solares. Adicionalmente aún, la invención contempla una disposición 18 de colectores solares 20 montada de cualquier manera conveniente en una posición estacionaria, o una disposición 18 de colectores 20 montados de una manera conveniente para seguir la trayectoria del sol para maximizar la exposición de los colectores solares con respecto a la energía solar. Cada uno de los colectores solares 20 puede tener el mismo o diferente diseño, para dirigir la energía solar a un área particular donde la energía solar se convierte a una fuente de energía alternativa, por ejemplo energía eléctrica o calor.

Con respecto a la Fig. 2, cada uno de los colectores solares 20 incluye un espejo reflectante conformado, por ejemplo un espejo con forma parabólica 22 (denominado en este documento "espejo primario") para concentrar la energía solar sobre el dispositivo 26, para convertir la energía solar en energía eléctrica. El espejo con forma parabólica 22 incluye un sustrato de vidrio con forma parabólica 28. El sustrato de vidrio 28 preferentemente tiene un contenido de hierro total menor del 0,020 por ciento en peso, una transmisión del 90% en el intervalo visible, por ejemplo de 350 a 770 nanómetros ("nm"), del espectro electromagnético y en el intervalo infrarrojo ("IR"), por ejemplo, mayor de 770 nm a 2150 nm del espectro electromagnético, y una absorción baja, por ejemplo por debajo del 2% en el intervalo visible y en el intervalo IR. Los vidrios que tienen las propiedades ópticas anteriores se describen en la Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 12/275.264, presentada el 21 de noviembre de 2008, y en la Patente de Estados Unidos N° 5.030.594, documentos que se incorporan en su totalidad en este documento por referencia. PPG Industries, Inc. comercializa vidrios que tienen las propiedades anteriores con las marcas comerciales STARPHIRE y SOLARPHIRE PV. El sustrato de vidrio conformado 28 tiene una superficie cóncava 30 y una superficie convexa opuesta 32. La periferia del sustrato de vidrio conformado 28 está conformada para proporcionar lados 33. Como se muestra en la Fig. 1 , los lados 33 de colectores adyacentes 20 entran en contacto entre sí para maximizar la cobertura de un área determinada con superficies reflectantes. Un recubrimiento, capa o película reflectante 34 (mostrada claramente en la Fig. 2) está sobre y, preferentemente, en la superficie convexa 32 del sustrato de vidrio conformado 28. La película reflectante 34 puede ser metálica, por ejemplo, pero sin limitación, plata, aluminio, níquel, acero inoxidable u oro. Normalmente, la película reflectante 34 es de plata.

Continuando con la referencia a la Fig. 2, los rayos de energía solar paralelos, representados por los rayos 36, son incidentes sobre la superficie cóncava 30. Una porción 37 de los rayos 36 se refleja desde la superficie cóncava 30 hacia el dispositivo conversor 26, y una porción 38 pasa a través de la superficie cóncava 30 y a través del sustrato de vidrio conformado 20, y se refleja desde la superficie 42 de la película reflectante 34 de vuelta al sustrato de vidrio conformado 28 como un rayo reflejado 43 (véase la Fig. 2A), hacia el dispositivo conversor 26. Los rayos de energía solar se muestran en la Fig. 2 como dos rayos 36 para fines de claridad y simplicidad, en lugar del número infinito de rayos de energía solar paralelos incidentes sobre la superficie cóncava 30. Adicionalmente, como aprecian los expertos en la materia, existe una reflexión de los rayos solares entre la superficie cóncava 30 y la superficie convexa 32 del sustrato de vidrio conformado 28; sin embargo, un análisis detallado de la transmisión, absorción y reflexión de los rayos de energía solar incidentes sobre, y que pasan a través de un sustrato transparente, se conoce bien en la técnica y no se considera necesario un análisis adicional.

En la realización mostrada en las Figs. 1 y 2, el dispositivo conversor 26 incluye un espejo secundario conformado 44 situado con respecto al punto focal del espejo con forma parabólica o espejo primario 22, y una varilla óptica o barra luminosa 46 (mostrada claramente en la Fig. 2) en el área focal del espejo primario 44. Células solares multi-unión 48 se sitúan en el extremo 50 de la barra luminosa 46. Con esta disposición, los rayos reflejados 37 y 43 (véase la Fig. 2) inciden sobre el espejo secundario 44; el espejo secundario refleja los rayos 37 y 43 al extremo 52 de la barra luminosa 46 (mostrada claramente en la Fig. 2). Los rayos 37 y 43 pasan a través de la barra luminosa 46 y fuera del extremo 50 de la barra luminosa 46, e inciden sobre las células solares 48 para convertir la energía solar en energía eléctrica. Como apreciarán los expertos en la materia, las células solares 48 pueden situarse en el punto focal del espejo primario 22 para eliminar el espejo secundario 44.

La invención no se limitaba a la forma del espejo secundario 44. Más particularmente, el espejo secundario en la realización práctica de la invención tiene preferentemente una superficie reflectante plana. En la realización práctica de la invención, el espejo secundario era una pieza circular de vidrio plano que tenía una superficie recubierta reflectante solar, por ejemplo una superficie recubierta de plata. La invención, sin embargo, puede realizarse de forma práctica usando un espejo secundario conformado que tiene superficies cóncava y convexa, y un recubrimiento reflectante sobre al menos una de las superficies, por ejemplo la superficie convexa.

Con referencia a la Fig. 1 , una cubierta 60 (parcialmente mostrada en la esquina superior izquierda de la Fig. 1 ) está soportada sobre la disposición de colectores solares, para impedir la deposición de polvo y agua sobre la superficie cóncava 30 del espejo con forma parabólica 22 de los colectores solares 20.

Como se sabe en la técnica, la cubierta 60 es transparente a los intervalos de longitud de onda visible e IR de la escala electromagnética. Opcionalmente, el sustrato de vidrio conformado 28 del espejo primario 22 tiene un corte 64 (mostrado claramente en la Fig. 2) en la parte inferior del sustrato conformado de vidrio 28, para proporcionar acceso a la barra luminosa 46 y a las células solares 48.

Como se ha analizado anteriormente en la sección titulada "Descripción de la Tecnología Disponible", una limitación de los colectores solares actualmente disponibles es el uso de sustratos de vidrio de silicato de sodio para el espejo primario 22 y para el espejo secundario 44. Los sustratos de vidrio, normalmente, son piezas de vidrio cortadas a partir de una banda de vidrio continua, fabricada mediante procesos de vidrio flotado, por ejemplo el proceso de fabricación de vidrio descrito en las Patentes de Estados Unidos N° 3.333.936 y 4.402.722, patentes que se incorporan en su totalidad en este documento por referencia. Como se conoce bien en la técnica, el vidrio de silicato de sodio contiene iones sodio. La exposición ambiental prolongada, por ejemplo a rayos solares 36 que inciden sobre el espejo primario 22, calienta el sustrato de vidrio conformado 28 y el calentamiento del vidrio para formar el sustrato 28 con forma parabólica, proporciona energía para que los iones de sodio se difundan o lixivien fuera del sustrato de vidrio conformado 28. Los iones sodio que se lixivian fuera del sustrato de vidrio conformado 28 en las superficies 30 y 32 reaccionan con la humedad en la atmósfera y convierten los iones sodio en compuestos de sodio, por ejemplo, hidróxido de sodio y carbonato de sodio. Los compuestos de sodio se depositan como un precipitado sobre las superficies del sustrato de vidrio conformado 28. El compuesto de sodio precipitado sobre la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28 disminuye la transmisión de luz visible del sustrato de vidrio conformado 28 y convierte las porciones de la superficie cóncava 30 que tienen el compuesto de sodio precipitado en una superficie no especular o difusora, que dirige los rayos reflejados 37 y 43 lejos del punto focal del espejo primario 22 o lejos del espejo secundario 44. Existe un mínimo, si lo hubiera, de compuesto de sodio precipitado sobre la superficie convexa 32 del espejo primario 22 debido a que la superficie convexa tiene el recubrimiento reflectante 34 y un recubrimiento o película plástica protectora 53 (mostrada solamente en la Fig. 2) sobre el recubrimiento reflectante. Como se sabe en la técnica, el recubrimiento protector 53 protege al recubrimiento reflectante 34 del entorno y, en la realización práctica de la invención, el recubrimiento protector 53 evita que los iones sodio en la superficie convexa 32 del sustrato de vidrio 28 reaccionen con el entorno para formar los precipitados de sodio. Aunque el recubrimiento protector 53 para el recubrimiento reflectante 34 impide la formación de compuestos de sodio precipitados, la invención contempla la realización práctica de la invención sobre la superficie convexa 32 del sustrato de vidrio 28. Como puede apreciarse ahora, el espejo secundario 44, que está fabricado de vidrio de silicato de sodio, puede tener los mismos inconvenientes que el espejo primario 22, excepto que el compuesto de sodio precipitado sobre el espejo secundario dirige los rayos reflejados desde el espejo primario 22 lejos de la barra luminosa 46.

Con referencia a la Fig. 3, en una realización no limitante de la invención, la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28 del espejo primario 22 tiene un recubrimiento, capa o película de barrera para sodio 66.

Con referencia a la Fig. 4, el recubrimiento de barrera para sodio 66 se aplica sobre y, preferentemente, en la superficie 68 de una pieza de vidrio plana 70 con forma circular. La superficie 68 de la pieza de vidrio 70 está diseñada para ser la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28. En la realización práctica de la invención, la capa de barrera 66 transmite preferentemente más del 90%, más preferentemente más del 95% y aún más preferentemente el 100% del espectro visible e IR de la longitud de onda electromagnética. La capa de barrera 66, preferentemente, puede soportar temperaturas superiores a la temperatura de conformado o flexión del vidrio, por ejemplo, temperaturas superiores a 660 °C para el vidrio de silicato de sodio. Adicionalmente, la capa de barrera 66 no se agrieta y/o se comba durante el conformado de la pieza de vidrio 70 hasta el punto en el que los iones alcalinos, por ejemplo iones de sodio, no puedan moverse a través de las grietas en el recubrimiento de barrera 66 y el combado no desvíe significativamente los rayos 37 y 43 lejos del punto focal del espejo con forma parabólica 32. Un análisis de las grietas en el recubrimiento de barrera 66 y el combado del recubrimiento de barrera 66 se presenta a continuación con más detalle.

En una realización no limitante de la invención, la pieza de vidrio plana 70, circular, tenía un diámetro de 45,72 centímetros ("cm") y un espesor de 2,1 milímetros ("mm"). Un recubrimiento de barrera 66, con un espesor de 800 Angstrom de un óxido con un 85 por ciento atómico 85 de silicio y un 15 por ciento atómico de aluminio, se depositó sobre la superficie 68 de la pieza de vidrio 70 (diseñada para ser la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28) mediante el proceso de recubrimiento por MSVD. La superficie 72 de la pieza de vidrio de recubrimiento, diseñada para ser la superficie convexa 32 del sustrato de vidrio conformado 28, se colocó sobre el extremo abierto 74 de un molde de conformado al vacío 76 (véase la Fig. 5A). La pieza de vidrio 70 y el molde 76 se calentaron en un horno (no mostrado) para calentar la pieza de vidrio a una temperatura de 660 grados centígrados ("C"). La pieza de vidrio recubierta 70 y el molde de vacío 76 se calentaran uniformemente de cualquier manera habitual. Después de que la pieza de vidrio recubierta 70 y el molde de vacío 76 se calentaran a 660 °C, se evacuó el aire del interior 78 del molde 76 por medio de orificios separados 77, para forzar que la pieza de vidrio calentada 70 en el interior 78 del molde de vacío 76 proporcione el sustrato de vidrio conformado 28 que tiene el recubrimiento 66 (véase la Fig. 5B). El sustrato de vidrio conformado calentado se enfrió de manera controlable para templar el sustrato de vidrio conformado. Como puede apreciarse, la invención contempla el calentamiento de la pieza de vidrio 70 y el molde de vacío 76 por separado y, posteriormente, colocar la pieza de vidrio 70 sobre el extremo abierto 74 del molde de vacío 76, y conformar la pieza de vidrio 70 como se ha descrito anteriormente. Los procesos y equipos para el calentamiento de vidrio, conformado del vidrio en moldes de vacío, para atemperar el vidrio y vidrio recubierto, se conocen bien en la técnica y no se considera necesario un análisis detallado.

Durante el proceso de conformado, a medida que la pieza de vidrio plana 70 (véase la Fig. 4) se desvía o empuja al interior 78 del molde de vacío 76, la porción central 79 de la pieza de vidrio plana 70 se estira. Como resultado del estiramiento, el espesor del área inferior 80 del sustrato de vidrio conformado 28 (véase la Fig. 5B) (correspondiente a la porción central 79 de la pieza de vidrio 70 en la Fig. 4 y el orificio 64 en la Fig. 3) es el 80% del espesor de la porción central 79 de la pieza de vidrio plana 70 (véase la Fig. 4) y el espesor del borde marginal 81 del sustrato de vidrio conformado 28 (véase la Fig. 5B) es el 105% del espesor del borde marginal 82 de la pieza de vidrio plana 70 (véase la Fig. 4). Como puede apreciarse, el borde marginal 81 del sustrato de vidrio conformado 28 se deforma mucho y tiene distorsión óptica. En la realización práctica de la invención, pero sin limitarse a la misma, un segmento 83 del sustrato de vidrio conformado 28 (véase la Fig. 5B) se cortó para eliminar partes del vidrio altamente deformado y distorsionado ópticamente, y para situar los lados 33 de los lados adyacentes del espejo solar conformado 20 unos contra otros, como se muestra en la disposición 18 (véase la Fig. 1 ). En la realización práctica de la invención, pero sin limitar la invención, se cortó una sección de aproximadamente 5,08 cm, medida desde el borde periférico 84 hacia la parte superior 80 (véase la Fig. 5B) del sustrato de vidrio conformado 28. Se retiraron porciones adicionales del borde periférico del sustrato de vidrio conformado para proporcionar los lados 33 (véase la Fig. 3) del sustrato de vidrio conformado 28. El corte u orificio 64 (véase la Fig. 3) se cortó en el área inferior 80 (véase la Fig. 5B) del sustrato de vidrio conformado 28. Posteriormente, el recubrimiento reflectante, por ejemplo una capa de plata 34, se aplicó sobre la superficie convexa 32 del sustrato de vidrio conformado 28 (véase la Fig. 3) y la película protectora 53 (véase la Fig. 2) se aplicó sobre el recubrimiento reflectante 34.

Como se aprecia, la invención no se limita al proceso de corte del orificio 64 en el área inferior 80 (véase la Fig. 5B) del sustrato de vidrio conformado 28, cortando el borde periférico 24 del sustrato de vidrio conformado o el proceso de recubrimiento para aplicar el recubrimiento reflectante 34 y el recubrimiento protector 53 sobre la superficie convexa 32 del sustrato de vidrio conformado 28, y puede usarse cualquiera de las técnicas de corte y/o recubrimiento conocidas en la técnica en la realización práctica de la invención.

A una temperatura en el intervalo de 649° - 704 °C, la pieza de vidrio 70 se ablanda o se hace viscosa por calentamiento; por otro lado, el recubrimiento de barrera 66 de la invención, por ejemplo el óxido de aluminio y silicio es un material refractario y permanece dimensionalmente estable a una temperatura en el intervalo de 649° - 704 °C. Como se usa en este documento, la expresión "dimensionalmente estable" significa que las dimensiones físicas del recubrimiento durante y/o después del calentamiento de la pieza de vidrio no cambian más del ±5% y, preferentemente, no más del más ±2%. Durante el conformado de la pieza de vidrio plana 70 al sustrato de vidrio conformado 28, el modelo de tensiones mostrado en las Figs. 6-8 se desarrolla en el sustrato de vidrio conformado 28. Con referencia a las Figs. 6-8, según sea necesario, se presenta una deformación por tensión radial, marcada con el número 90, en la parte inferior del sustrato de vidrio conformado (véase la Fig. 8) y una deformación por comprensión circunferencial, marcada con el número 92, está presente en la periferia 84 del sustrato de vidrio conformado 28. El recubrimiento de barrera 66 experimenta tensiones debido a que se adhiere a la superficie cóncava del sustrato de vidrio. A medida que la distancia de la periferia 84 del sustrato de vidrio conformado 28 aumenta en una dirección hacia el área inferior 80 del sustrato de vidrio conformado 28 (véase la Fig. 7), la deformación por tensión radial 90 permanece generalmente igual, y la deformación por comprensión circunferencial 92 disminuye a una localización denominada "línea de transición", identificada mediante el número 94 en la Fig. 7, donde la deformación por tensión circunferencial designada mediante el número 102 (véase la Fig. 8) comienza en el vidrio y la deformación por tensión radial 90 (véase la Fig. 8) está presente en el vidrio. Para el sustrato de vidrio conformado 28 sometido a análisis, por ejemplo, el sustrato de vidrio conformado 28 fabricado a partir de una pieza de vidrio plana 70, que tiene un diámetro de 45,72 cm y un espesor de 2,1 mm, la línea de transición 94 está en una posición sobre el sustrato de vidrio conformado 28 que corresponde a una posición sobre la pieza de vidrio plana 70 a aproximadamente 7,62 cm del centro, es decir, desde el centro de la parte central 79 de la pieza de vidrio plana 70. A medida de que la distancia desde la línea de transición 94 en una dirección hacia el área inferior 80 del sustrato de vidrio conformado 28 aumenta, el sustrato de vidrio conformado tiene un aumento de la deformación por tensión circunferencial, indicado mediante el número 102, y tiene la deformación por tensión radial 90 (véase la Fig. 8).

Como puede apreciar un experto en la materia, las deformaciones en el sustrato de vidrio conformado 28 pueden medirse de cualquier manera conveniente. En la realización práctica de la invención, las deformaciones de la pieza de vidrio conformada 28 sometidas a análisis se calcularon usando el programa informático de elementos finitos ANSYS.

Se observó que el recubrimiento de barrera para sodio 66 en el área de compresión circunferencial 103 del sustrato de vidrio conformado 28, es decir, el área entre la periferia 84 y la línea de transición 94 de sustrato de vidrio conformado 28 (véase la Fig. 7) tenía un combado en la dirección radial perpendicular a la deformación por compresión en el vidrio. En la localización de la línea de transición 94, se observó que el recubrimiento de barrera 66 tenía un área de grietas radiales. En el área de tensión circunferencial 104 del sustrato de vidrio conformado 28, es decir, el área entre la línea de transición 94 y el área inferior 80 del sustrato de vidrio conformado 28 (véase la Fig. 7), se observó que el recubrimiento de barrera 66 tenía pequeñas fisuras o grietas aleatorias.

Como se ha analizado anteriormente, las tensiones de compresión máximas están en las porciones del borde marginal 81 del sustrato de vidrio conformado 28 (véanse las Figs. 5B y 7), y es de esperar que el combado máximo del recubrimiento de barrera 66 esté presente en las porciones de borde marginal 81. También se ha observado que muy pocos de los rayos solares que inciden en las porciones de borde marginal 81 del sustrato de vidrio conformado 28 inicialmente se dirigen al punto focal o área focal del sustrato de vidrio conformado 28. En vista de lo anterior, se retiró la porción de borde marginal 81 del sustrato de vidrio conformado 28 inicialmente que se extiende una distancia desde el borde periférico 84 del sustrato de vidrio conformado 28 equivalente a un 10-15% de la distancia medida desde el borde periférico 84 hasta el centro del área inferior 80 del sustrato de vidrio conformado inicialmente. En una realización no limitante de la invención, para un sustrato de vidrio conformado 28 que se ha conformado a partir de una pieza de vidrio plana 70 que tiene un diámetro de 45,72 cm, se cortó una sección de aproximadamente 5,08 cm medida desde el borde periférico 84 hacia la parte inferior 80 (véase la Fig. 5B) del sustrato de vidrio conformado para retirar porciones del vidrio altamente forzado y distorsionado ópticamente. Se retiraron porciones adicionales del borde periférico del sustrato de vidrio conformado para proporcionar los lados 33 (véase la Fig. 3) del sustrato de vidrio conformado 28.

El análisis ahora se dirige a los defectos observados y/o esperados producidos por las fisuras y/o grietas en el recubrimiento de barrera 66, y los defectos observados y/o esperados producidos por combado del recubrimiento de barrera. Es de esperar que las grietas o fisuras que se extienden a través del espesor del recubrimiento de barrera 66 proporcionen vías de paso para la humedad de la atmósfera y los iones de sodio que salen del vidrio para interaccionar entre sí y formar precipitados de compuestos de sodio que pueden depositarse en la superficie 108 del recubrimiento de barrera 66 (véase la Fig. 7) y/o entre el recubrimiento de barrera 66 y la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28. Los compuestos de sodio en la superficie 108 del recubrimiento de barrera 66 pueden cambiar la superficie especular del recubrimiento de barrera 66 a una superficie no especular o de difusión, y los precipitados de compuestos de sodio entre el recubrimiento de barrera 66 y la superficie convexa 30 pueden ocasionar la separación del recubrimiento de barrera 66.

El defecto de combado puede cambiar la superficie 108 del recubrimiento de barrera 66 desde una superficie especular a una superficie no especular o de difusión, y los casos severos de combado pueden, además, producir grietas en el recubrimiento de barrera. El siguiente análisis se refiere al recubrimiento de barrera 66, y el análisis, a menos que se indique otra cosa, es aplicable a las propiedades de resistencia a los arañazos (analizadas anteriormente) del recubrimiento de barrera.

Haciendo referencia a las Figs. 9A-9C cuando sea necesario, el recubrimiento de barrera 66 en un segmento 110 de la pieza de vidrio 70 (Fig. 9A) que se espera que esté en el área de compresión circunferencial 103 (véase la Fig. 7) tiene una longitud medida entre los lados 112 y 113, y una anchura medida entre los lados 116 y 117. Después de conformar la pieza de vidrio 70 en el sustrato de vidrio conformado 28, el segmento 1 10 de la pieza de vidrio plana 70 corresponde al segmento 118 del sustrato de vidrio conformado 28. La superficie convexa 32 del segmento 118 del sustrato de vidrio conformado 28 tiene una longitud medida entre los lados 112 y 113 del segmento 1 18 que es ligeramente mayor que la longitud medida entre los lados 112 y 113 del segmento 110 de la pieza de vidrio plana 70, y la superficie convexa 32 del segmento 118 del sustrato de vidrio conformado 28 tiene una anchura medida entre los lados 116 y 117 del segmento 118 que es menor que la anchura del segmento 110 de la pieza de vidrio plana 70 medida entre los lados 1 16 y 117 del segmento 1 18. La superficie cóncava 30 del segmento 110 del sustrato de vidrio conformado 28 tiene una longitud medida entre los lados 1 12 y 1 13 del segmento 1 18 que es ligeramente mayor que la longitud medida entre los lados 1 12 y 1 13 del segmento 1 10 de la pieza de vidrio plana 70, y la superficie cóncava 30 del segmento 118 del sustrato de vidrio conformado 28 tiene una anchura medida entre los lados 1 16 y 117 del segmento 118 que es menor que la anchura de la pieza de vidrio plana 70 medida entre los lados 116 y 117 del segmento 118.

La diferencia en el aumento entre la longitud de la superficie convexa 32 y la longitud de la superficie cóncava 30 medida entre los lados 1 12 y 1 13 del segmento 118 es pequeña. La diferencia en la disminución entre la anchura de la superficie cóncava 30 medida entre los lados 1 16 y 117 del segmento 118 es mayor que la diferencia entre la longitud del lado cóncavo y el lado convexo del segmento 1 18. A modo de ilustración y sin limitar la invención, una expansión medida entre los lados 112 y 113 del segmento 110 y los lados 1 12 y 113 del segmento 118 fue del 2-6% tanto para el lado cóncavo como para el lado convexo. La contracción entre los lados 1 16 y 1 18 del segmento 110 y los lados 116 y 1 18 del segmento 118 medida en el perímetro del sustrato de vidrio conformado 28 fue del 14% teniendo el lado cóncavo 30 una contracción del 14% y teniendo el lado convexo 32 una contracción del 13%. En la parte inferior 80 del sustrato de vidrio conformado 28, el alargamiento para los lados convexo y cóncavo fue del 5% y el 4%, respectivamente.

La longitud y la anchura del recubrimiento de barrera 66, por otra parte, siguen siendo iguales, y se comba debido a la reducción de la anchura de las superficies cóncava y convexa del sustrato de vidrio conformado 28 en comparación con la anchura correspondiente de la pieza de vidrio plana 70, lo que se conoce comúnmente como deformación. Más particularmente, el vidrio es viscoso durante el proceso de conformado, y el combado del recubrimiento de barrera 66 cambia el contorno de la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28 a una superficie que tiene pliegues 120, por ejemplo una superficie corrugada (véase la Fig. 9B) para acomodar la disminución en la anchura de la superficie 72 de la pieza de vidrio plana 70. Los pliegues 120 cambian la superficie 108 del recubrimiento de barrera 66 y la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28 desde una superficie especular mostrada en la Fig. 9A a una superficie no especular o de difusión mostrada en la Fig. 9B. En el primer caso (Fig. 9B), cuando aumenta el espesor del recubrimiento de barrera 66, por ejemplo, el recubrimiento de barrera aumenta hasta un espesor de 160 manómetros ("nm"), mientras que la cantidad de contracción de la anchura de la pieza de vidrio plana sigue siendo igual, aumenta el número de pliegues 120 y la altura de los pliegues 120, aumentando el porcentaje de rayos solares reflejados difusos 37 y 43 (véanse las Figs. 2 y 2A). En el segundo caso (Fig. 9C), cuando disminuye el espesor del recubrimiento de barrera 66, por ejemplo, el recubrimiento de barrera 66 disminuye hasta un espesor de 60 nm, mientras que la cantidad de contracción de la pieza de vidrio plana 70 sigue siendo igual, el número de pliegues 120 y la altura de los pliegues en el segundo caso (Fig. 9C) es menor que el número de pliegues 120 y la altura de los pliegues 120 en el primer caso (véase la Fig. 9B), disminuyendo el porcentaje de rayos solares reflejados difusos 37 y 43 (véanse las Figs. 2 y 2A). Como se ha mencionado anteriormente, el área 103 de la compresión circunferencial (véase la Fig. 7) disminuye según aumenta la distancia desde la periferia 84 del sustrato de vidrio conformado 28 (véanse las Figs. 6-8); por lo tanto, el porcentaje de contracción de la anchura circunferencial de la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28 disminuye según aumenta la distancia desde la periferia 84 del sustrato de vidrio conformado 28, y el espesor del recubrimiento de barrera 66 puede aumentarse sin aumentar el número de pliegues 120 y las amplitudes de los pliegues 120 (véanse las Figs. 9B y 9C).

En una realización no limitante de la invención, el espesor del recubrimiento de barrera 66 se selecciona de forma que tenga propiedades de barrera de sodio y se minimice el combado. Más particularmente, el espesor mínimo del recubrimiento de barrera 66 se selecciona de manera que impida que los iones de sodio reaccionen con la humedad de la atmósfera para convertir los iones de sodio en precipitados de compuestos de sodio y se minimice el combado. Como apreciarán los expertos en la materia, el mecanismo para que los iones de sodio salgan del vidrio es un proceso de difusión y, para los fines de esta invención, el parámetro de interés es la cantidad de iones de sodio presentes en el vidrio. La velocidad de difusión, el tamaño del ión alcalino, por ejemplo, el ión de sodio, y la energía para dirigir el ión de sodio a la superficie del sustrato de vidrio conformado 28 no se consideran relevantes para el presente análisis, ya que el uso del espejo solar es un uso a largo plazo, por ejemplo, de 30 años.

Basándose en lo anterior, la cantidad de iones alcalinos o iones de sodio en el vidrio es una función de la composición del vidrio y del espesor de la pieza de vidrio, por ejemplo, según aumenta el espesor de la pieza de vidrio 70 o del sustrato de vidrio conformado 28, aumenta el número de iones de sodio en la pieza de vidrio, y preferentemente aumenta el espesor y/o densidad del recubrimiento de barrera. Para un vidrio de silicato de sodio, la concentración de sodio generalmente es del 14% en peso. En una realización no limitante de la invención, el espejo conformado parabólico 22 está hecho de un sustrato de vidrio que tiene un espesor de 2,1 milímetros. En esta realización no limitante de la invención, el recubrimiento de barrera es un recubrimiento por MSVD de un óxido de un 85% atómico de silicio y un 15% atómico de aluminio. El espesor mínimo del recubrimiento para impedir que los iones de sodio reaccionen con la humedad del ambiente para convertir los iones de sodio en precipitados de compuestos de sodio es de 40 nm. Como se aprecia, cualquier espesor por encima del espesor mínimo impide la reacción de los iones de sodio con la humedad del ambiente; sin embargo, según aumenta el espesor del recubrimiento de barrera 66, aumenta la gravedad del combado. En la realización práctica de la invención, el recubrimiento de barrera 66 en el área de tensión circunferencial 104 (véase la Fig. 7) preferentemente está en el intervalo de 40-100 nm, más preferentemente en el intervalo de 60-100 nm y aún más preferentemente en el intervalo de 60-80 nm. La misma composición de recubrimiento que tiene espesores de recubrimiento en el intervalo de 40-100 nm proporciona un recubrimiento protector contra el ataque y/o las lesiones mecánicas y químicas.

Como se ha analizado anteriormente, la pieza de vidrio plana 70 se conforma usando el molde de vacío 76 (véanse las Figs. 5A y 5B). Después de conformar la pieza de vidrio plana 70, el sustrato de vidrio conformado se retira del molde 76 cuando el vidrio es dimensionalmente estable y está templado. Para los fines de la invención, el vidrio se considera dimensionalmente estable cuando el vidrio conformado puede soportar su propio peso sin cambiar su forma. Para el vidrio descrito en la Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 12/275.264, presentada el 21 de noviembre de 2008, y la Patente de Estados Unidos N° 5.030.594, el vidrio es dimensionalmente estable a una temperatura de 565,56 °C. El proceso de templado reduce las tensiones intrínsecas en el recubrimiento de barrera 66 y en el sustrato de vidrio conformado 28 para minimizar las tensiones residuales de forma que el recubrimiento de barrera y el sustrato de vidrio conformado 28 puedan cortarse sin romper el sustrato 28 o fracturar el recubrimiento de barrera. El equipo de templado y la velocidad a la que se templa el sustrato de vidrio plano 28 no son limitantes de la invención, y en la realización práctica de la invención puede usarse cualquier equipo para, y método de, y velocidad de, templado conocidos en la técnica. El templado de artículos de vidrio recubiertos y no recubiertos es bien conocido en la técnica y no se considera necesario un análisis adicional.

La invención no se limita al espesor de la pieza de vidrio 70, y la pieza de vidrio puede ser de cualquier espesor. En la realización práctica preferida de la invención, la pieza de vidrio 70 preferentemente es fina para proporcionar sustratos de vidrio conformados 28 de bajo peso. Aunque se prefiere vidrio fino, el espesor del vidrio debe ser suficientemente grande para tener estabilidad estructural. Como se usa en el presente documento, la expresión "estabilidad estructural" significa que el vidrio tiene que procesarse desde la pieza de vidrio plana 70 (véase la Fig. 4) hasta el espejo conformado parabólico 22 (véase 3) usando un molde de vacío o un molde de presión con una rotura mínima del vidrio. En la realización práctica de la invención, el espesor del vidrio preferentemente está en el intervalo de 1 ,9 - 3,2 mm, más preferentemente en el intervalo de 2,0 -2,8 mm y aún más preferentemente en el intervalo de 2,1 - 2,3 mm.

En la realización práctica preferida de la invención, el recubrimiento de barrera 66 es un óxido de un 15 por ciento atómico de aluminio y un 85 por ciento atómico de silicio. Al aumentar el porcentaje atómico de aluminio el recubrimiento se vuelve más rígido. Aunque un recubrimiento más rígido reduce el combado, es propenso al agrietamiento. Las grietas en el recubrimiento pueden hacer que la humedad de la atmósfera reaccione con los iones de sodio convirtiendo los iones de sodio en compuestos de sodio. Para recubrimientos de barrera de un óxido de aluminio y silicio, los recubrimientos preferentemente incluyen un 30-100 por ciento atómico de silicio y un 0-70 por ciento atómico de aluminio, más preferentemente un 50-95 por ciento atómico de silicio y un 5-50 por ciento atómico de aluminio, por ejemplo, de un 30 a menos de un 100 por ciento atómico de silicio y más de un 0 a un 70 por ciento atómico de aluminio, y aún más preferentemente incluye un 60-90 por ciento atómico de silicio y un 10-40 por ciento atómico de aluminio. Como puede apreciarse, la invención no se limita a un recubrimiento de barrera y película de un óxido de aluminio y silicio, y en la realización práctica de la invención puede usarse cualquier película de barrera de sodio del tipo conocido en la técnica. Los tipos de recubrimientos de barrera que pueden usarse en la realización práctica de la invención incluyen, pero sin limitación, los recubrimientos o películas descritos en la Publicación de Estados Unidos 2007/0275253A1 , incorporándose dicho documento en su totalidad en la presente memoria como referencia.

Como apreciarán los expertos en la materia del recubrimiento por MSVD, los parámetros de deposición pueden alterarse para reducir las tensiones intrínsecas en la película de barrera de recubrimiento; sin embargo, como se ha analizado anteriormente, la película de barrera y el sustrato de vidrio conformado se templan al mismo tiempo para minimizar las tensiones residuales de forma que el sustrato de vidrio conformado 28 pueda cortarse sin romper el sustrato 28. Por lo tanto, la reducción de la tensión intrínseca en el recubrimiento de barrera durante la deposición del recubrimiento es opcional y no limitante de la invención.

La invención contempla la reducción de la tensión en el sustrato de vidrio conformado 28 al reducirse el tiempo para conformar la pieza de vidrio 70 (véase la Fig. 4) en el sustrato de vidrio conformado 28 (véase la Fig. 5B). Como puede apreciarse, según aumenta la temperatura de la pieza de vidrio 70, se reduce la viscosidad del vidrio y aumenta la amplitud del combado del recubrimiento de barrera 66 porque el recubrimiento tiene tiempo de combarse en su medida máxima, y el vidrio tiene tiempo de fluir en el plano del recubrimiento, por ejemplo, el vidrio tiene tiempo de fluir al interior de los pliegues del recubrimiento de barrera 60 o 120 (véase la Fig. 9C). Además, al aumentar el tiempo de conformado, es decir, el tiempo que se tarda en introducir la pieza de vidrio 70 en la cavidad del molde de conformado 76, aumenta la amplitud del combado del recubrimiento de barrera 66 porque el recubrimiento 66 tiene tiempo de combarse en su máxima medida, y el vidrio tiene tiempo de fluir al interior de los pliegues del recubrimiento de barrera 66 (véase la Fig. 4) o 120 (véase la Fig. 9C).

En la realización práctica de la invención, la pieza de vidrio 70 en el momento de la formación preferentemente tiene una viscosidad en el intervalo de 1 ,00 x 107,8 poise a 5,36 x 109 poise, cuando la pieza de vidrio se introduce en el molde de vacío 76. A este intervalo de viscosidad, se descubrió que el combado mínimo del recubrimiento de barrera 66 se producía cuando el tiempo de conformado era de tres segundos, y se observó que el combado máximo del recubrimiento de barrera 66 se producía cuando el tiempo de conformado era de 25 segundos. Basándose en lo anterior, es de esperar que el combado mínimo del recubrimiento de barrera 66 sea mayor que cero a cinco segundos y preferentemente tres segundos, y el combado máximo del recubrimiento de barrera 66 se produzca a 25 o más segundos para un vidrio con un intervalo de viscosidad de 1 ,00 x 107'6 poise a 5,36 x 109 poise.

Como apreciarán los expertos en la materia, la curva de temperatura frente a viscosidad para el vidrio depende de la composición del vidrio. Se ha determinado que el vidrio de silicato de sodio del tipo vendido por PPG Industries, Inc. con la marca comercial registrada STARPHIRE tiene una viscosidad en el intervalo de 1 ,00 x 107,8 poise a 5,36 x 109 poise a temperaturas en el intervalo de 648,89 °C a 704,44 °C. En la realización práctica de la invención, la pieza 70 de vidrio STARPHIRE se calentó en una instalación de horno a 704,44 °C para calentar la pieza de vidrio 70 a una temperatura esperada de 660 °C. El vidrio tenía una viscosidad de 2,60 x 109 poise, y se observó que se producía un combado mínimo del recubrimiento de barrera 66 cuando el tiempo de conformado era de tres segundos, y se observó que se producía un combado máximo del recubrimiento de barrera 66 cuando el tiempo de conformado era de 25 segundos.

Como puede apreciarse ahora por los expertos en la materia, los patrones de deformación para el lado convexo de la pieza de vidrio conformada 28 son similares a los patrones de deformación para el laco cóncavo de la pieza de vidrio conformada 28.

Haciendo referencia a las Figs. 10-13, cuando sea necesario, la invención también contempla reducir la deformación en el sustrato de vidrio conformado 28 cortando segmentos de una lámina de vidrio plana, conformando los segmentos y uniendo los segmentos conformados entre sí para proporcionar un sustrato de vidrio conformado similar en forma al sustrato de vidrio conformado 28 (véase la Fig. 3). En una realización no limitante de la invención, la superficie 124 de una lámina de vidrio plana 126 se recubre con el recubrimiento de barrera 66 (véase la Fig. 10). Es de esperar que la superficie 124 de la lámina de vidrio 126 sea la superficie cóncava 128 del sustrato de vidrio conformado 130 (véanse las Figs. 12 y 13). Se cortan cuatro segmentos planos 132-135 de la lámina de vidrio 126. Cada uno de los segmentos planos 132-135 incluye una esquina redondeada 136 que une los lados 138 y 140; un extremo plano 142 que une los lados 144 y 146; el lado 38 está unido al lado 144 por la esquina 148, y el lado 140 está unido al lado 146 por la esquina 149.

Cada uno de los segmentos 132-135 están dimensionados de tal forma que el conformado de los segmentos 132-135 como se analiza más adelante proporciona 1/4 del sustrato de vidrio conformado 130 (véanse las Figs. 12 y 13) de tal forma que la unión de los segmentos conformados 132-135 entre sí en la manera analizada más adelante forma el sustrato de vidrio conformado 130, que es similar al sustrato de vidrio conformado 28 (véase la Fig. 3).

La invención no se limita en la manera en la que se cortan los segmentos 132-135 de la lámina de vidrio 126, y en la realización práctica de la invención puede usarse cualquiera de las técnicas de corte o de marcado conocidas en la técnica. Los bordes de los segmentos 132-135 pueden estar cosidos como se conoce en la técnica con fines de seguridad. Cada uno de los segmentos planos 132-135 está conformado de cualquier manera conveniente usando cualquiera de los métodos y equipo de prensado conocidos en la técnica, por ejemplo, pero sin limitación el doblado a presión usando un molde superior sólido que tiene una superficie de conformado y un molde inferior que tiene una superficie de soporte flexible; un molde superior sólido que tiene una superficie de conformado y un molde de anillo inferior, y un molde superior de vacío que tiene una superficie de conformado, por ejemplo, como se analiza en las Patentes de Estados Unidos N° 7.240.519 y 7.437.892, incorporándose dichas patentes en su totalidad en la presente memoria como referencia.

En la realización práctica preferida de la invención, los segmentos 132- 135 se conforman usando un molde de vacío superior que tiene una superficie de conformado. Haciendo referencia a la Fig. 11 , uno de los segmentos 132-135, por ejemplo, el segmento 132 se calienta hasta que adquiere una viscosidad en el intervalo de 1 ,00 x 107'8 poise a 5,36 x 109 poise y se proporciona sobre la superficie curvada 156 del miembro de soporte inferior 157. El molde de conformado de vacío superior 158 que tiene una superficie conformada y el miembro de soporte 157 se mueven uno con respecto al otro, por ejemplo, el molde superior 158 se mueve hacia el miembro de soporte inferior 157 para poner el segmento 132 en contacto con la superficie de conformado 159. Se aplica vacío a través de las superficies de conformado 159 del molde superior 158 para conformar el segmento 132. El proceso se repite para conformar los tres segmentos restantes 133-135 para proporcionar cuatro segmentos de conformado 160-163. Opcionalmente, los cuatro segmentos pueden conformarse simultáneamente si se proporciona un molde de conformado con cuatro áreas de conformado.

El recubrimiento reflectante 34 y el recubrimiento protector 53 (véase la Fig. 2) se aplican a la superficie convexa de los segmentos conformados 160- 63.

En la realización práctica preferida de la invención, el recubrimiento de barrera 66 se aplica a la superficie 124 de la lámina de vidrio plana 126 antes de cortar los segmentos 132-135 de la lámina de vidrio 126. La invención, sin embargo, contempla la aplicación del recubrimiento de barrera 66 a los segmentos planos 132-135 o los segmentos conformados 160-163. En la realización práctica de la invención, el recubrimiento reflectante 34 y el recubrimiento protector 54 se aplican a la superficie convexa de los segmentos conformados 160-163; sin embargo, la invención contempla la aplicación del recubrimiento reflectante 34 y el recubrimiento protector 53 a la superficie de la lámina de vidrio 126 opuesta a la superficie 124 de la lámina de vidrio. Como puede apreciarse, si el recubrimiento reflectante 34 y el recubrimiento protector 54 se aplican antes de conformar los segmentos 132-135, el recubrimiento reflectante 34 y el recubrimiento protector 54 tienen que soportar las temperaturas a las que se conforman los segmentos de vidrio 132-135. Opcionalmente, el recubrimiento protector 54 puede aplicarse después de conformar los segmentos.

La invención no se limita al número de segmentos 132-135 unidos para formar el sustrato de vidrio conformado 130, y el sustrato de vidrio conformado 130 puede formarse uniendo 2, 3, 4, 5 o más segmentos. Como puede apreciarse ahora, cuanto mayor es el número de segmentos conformados unidos para formar el sustrato de vidrio conformado 130, mayor será la reducción en la deformación en el sustrato de vidrio conformado 28 ó 130.

Haciendo referencia a las Figs. 12 y 13, los segmentos de vidrio conformados 160-163 se unen entre sí de cualquier manera conveniente. En una realización no limitada de la invención, los segmentos 160-163 se ponen juntos para formar el sustrato de vidrio conformado 130, y un par de anillos 166 y 168 (mostrados únicamente en la Fig. 12) se fijan al recubrimiento reflectante 34 por un adhesivo. En otra realización no limitante de la invención, los anillos 166 y 168 se unen a la superficie convexa 32 del sustrato de vidrio conformado. Posteriormente, la superficie convexa de los segmentos conformados unidos 160-163 y los anillos 166 y 168 se recubren de cualquier manera conveniente con el recubrimiento reflectante 134 y el recubrimiento protector 53. En otra realización no limitante de la invención, los lados de los segmentos conformados se unen entre sí por un adhesivo, por ejemplo un adhesivo une los lados 140 de los segmentos adyacentes conformados entre sí, y los lados 138 de los segmentos adyacentes conformados entre sí como se muestra en la Fig. 12. como se ve en las Figs. 10 y 13, las esquinas redondeadas 136 forman el corte 64 del sustrato conformado 130.

La invención no se limita a la manera en la que se obtienen las dimensiones de los segmentos planos 132-135. Por ejemplo, y sin limitar la invención, las dimensiones de los segmentos planos pueden obtenerse por un programa informático, y construyendo el sustrato parabólico conformado, cortando el sustrato conformado en el número deseado de segmentos y midiendo los lados de los segmentos.

Como puede apreciarse ahora, el empleo de las técnicas anteriores reducirá la deformación en el vidrio y reducirá el combado y la fractura del recubrimiento de barrera 66; sin embargo, siempre que quede deformación en el vidrio, el recubrimiento de barrera 66 tendrá grados de combado y agrietamiento. En vista de lo anterior, la invención contempla reducir adicionalmente la fractura y combado del recubrimiento de barrera 66 proporcionando recubrimientos de barrera 66 de diferente espesor sobre partes superficiales selectivamente de la pieza de vidrio plana 70 diseñada para ser la superficie cóncava 30 de los sustratos de vidrio conformado 28 (véase la Fig. 3) y el sustrato de vidrio conformado 126 (véase la Fig. 13). En el análisis anterior, las realizaciones de la invención se ponen en práctica en la pieza de vidrio plana 70 para proporcionar el sustrato de vidrio conformado 28 conformado a partir de la pieza de vidrio plana 70. Sin embargo, el análisis, a menos que se indique otra cosa, es aplicable a la aplicación del recubrimiento de barrera 66 a los segmentos de vidrio 132-135, o los segmentos de vidrio conformados 160-163.

En una primera realización no limitante de la invención, el recubrimiento de barrera 66 tiene un espesor constante sobre la superficie 68 de la pieza de vidrio plana 70 (véase la Fig. 4) diseñada para ser la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28 (denominada en lo sucesivo "Técnica de Recubrimiento N° 1"). En una segunda realización no limitante de la invención, el cambio de las deformaciones circunferenciales en la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28 se compensa aplicando o depositando un recubrimiento de barrera o capa 66 que tiene un espesor variable, por ejemplo, un espesor que aumenta según aumenta la distancia desde el perímetro 150 de la pieza de vidrio plana circular 70 (véase la Fig. 4) en la dirección hacia la porción central 79 de la pieza de vidrio plana 70 (denominada en lo sucesivo "Técnica de Recubrimiento N° 2"). En una tercera realización no limitante, el cambio de las deformaciones circunferenciales en la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28 se compensa aplicando o depositando la capa de barrera 66 para tener un primer espesor constante desde el perímetro 170 de la pieza de vidrio plana 70 a la posición esperada de la línea de transición 94 (véase la Fig. 7), y un segundo espesor constante desde la línea de transición 94 a la posición central 79 de la pieza de vidrio plana 70, siendo el segundo espesor del recubrimiento de barrera mayor que el primer espesor del recubriendo de barrera (denominado en lo sucesivo "Técnica de Recubrimiento N° 3").

La variación del espesor de recubrimiento para fabricar el sustrato de vidrio conformado 28 (véanse las Figs. 3 y 5B) puede realizarse enmascarando áreas de la pieza plana 70 para que tengan un recubrimiento fino, por ejemplo, usando un recubrimiento protector 170 para cubrir la superficie de la pieza de vidrio 70 (véase Fig. 14) que se espera que esté en el área de compresión circunferencial (véase la Fig. 7) cuando se recubre la porción central 79 de la pieza de vidrio plana 70.

La Técnica de Recubrimiento N° 1 se pone en práctica para proporcionar los segmentos 160-163 por recubrimiento de la superficie 124 de la lámina de vidrio plana 126 antes, o después, de cortar el contorno de los segmentos 132-136 en la lámina. La técnica de recubrimiento N° 2 se pone en práctica para proporcionar los segmentos 160-163 por recubrimiento de los segmentos después de que los segmentos 132-136 se han perfilado en la lámina de vidrio plana 126 por líneas de corte, o después de que los segmentos 132-136 se han retirado de la lámina de vidrio. El espesor del recubrimiento 66 para la Técnica de Recubrimiento N° 2 aumenta según aumenta la distancia desde el extremo plano 142 (véase la Fig. 10) en una dirección hacia la esquina redondeada 136. La técnica de recubrimiento N° 3 se pone en práctica para proporcionar los segmentos 160-163 por recubrimiento de los segmentos después de que los segmentos 132-136 se han perfilado en la lámina de vidrio plana 126 por líneas de corte, o después de que los segmentos 132-136 se han retirado de la lámina de vidrio. El recubrimiento 66 para la Técnica de Recubrimiento N° 3 se aplica a los segmentos 132-135 para tener un primer espesor constante desde los lados 144 y 146 de los segmentos planos 132-136 hasta la posición esperada de la línea de transición 94 (véase la Fig. 7) y un segundo espesor constante desde la línea de transición 94 hasta el extremo redondeado 136 de los segmentos 132-136.

El recubrimiento de barrera 66 para la Técnica de Recubrimiento N° 1 tiene un espesor constante en el intervalo de 40 - 100 nm, o en el intervalo de 80 - 100 nm. En una realización no limitante de la invención, el recubrimiento de barrera 66 incluía un óxido de un 85 por ciento atómico de silicio y un 15 por ciento atómico de aluminio. El recubrimiento de barrera 66 que tenía un espesor de 80 nanómetros se depositó por MSVD en la superficie 72 de la pieza de vidrio plana 70. El vidrio era del tipo descrito en la solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 12/275.264 presentada el 21 de noviembre de 2008 o en la Patente de Estados Unidos N° 5.030.594. La pieza de vidrio plana 70 era una pieza circular de vidrio que tenía un diámetro de 45,09 cm pulgadas; un contenido total de hierro menor del 0,020 por ciento en peso, una transmisión del 90% en el intervalo visible, y el intervalo IR, del espectro electromagnético, y menos de un 2% de absorción en el intervalo visible y el intervalo IR. La pieza de vidrio plana 70 se conformó en un molde de vacío para proporcionar el sustrato de vidrio conformado 28, por ejemplo, un tiempo de doblado menor de 25 segundos. Después de enfriar el sustrato de vidrio conformado, la periferia del sustrato de vidrio conformado 28 se conformó como se ha analizado anteriormente para proporcionar al sustrato de vidrio conformado 28 los lados 33 y el agujero central 28 (véase la Fig. 3). Sobre la superficie convexa 32 del sustrato de vidrio conformado 28 se aplicó un recubrimiento de plata reflectante 34 para proporcionar el espejo conformado parabólico 22.

La Técnica de Recubrimiento N° 2 proporciona un recubrimiento de barrera 66 que aumenta en espesor según aumenta la distancia desde la periferia de la pieza de vidrio plana 70 hacia la porción central 79, por ejemplo, aumenta el recubrimiento de barrera 66, preferentemente, pero sin limitar la invención, desde un espesor de 40 nanómetros en la periferia 172 de la pieza de vidrio plana 70 a un espesor de 80 nanómetros en la parte central 79 de la pieza de vidrio plana 70. De esta manera, el espesor del recubrimiento de barrera 66 aumenta según disminuyen las deformaciones circunferenciales en el vidrio y el porcentaje de contracción de anchura de la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28 disminuye para reducir el combado. Pasando la línea de transición 94 hacia la porción central 80 del sustrato de vidrio conformado 28, el espesor del recubrimiento de barrera 66 aumenta según aumenta la tensión circunferencial. Haciendo referencia a la Fig. 15, se muestra una sección transversal del sustrato de vidrio conformado 28 en el área de tensión circunferencial 104, que está entre la línea de transición 94 y el área central 80 (véanse las Figs. 7 y 15). El recubrimiento de barrera 66 tiene fisuras 174, sin embargo, el recubrimiento de barrera 66 es suficientemente grueso, por ejemplo de 80 nanómetros, de forma que las fisuras 154 no se extiendan a la superficie 108 del recubrimiento de barrera 66.

El recubrimiento de barrera 66 para la Técnica de Recubrimiento N° 3 tiene un primer espesor constante desde la periferia 172 de la pieza de vidrio plana 70 hasta la posición esperada de la línea de transición 94 del sustrato de vidrio conformado 28, y un segundo espesor constante desde la línea de transición 94 hasta la porción central 79 de la pieza de vidrio plana 70, siendo el primer espesor del recubrimiento de barrera 66 más fino que el segundo espesor del recubrimiento de barrera 66. En una realización no limitante de la invención, el primer espesor constante del recubrimiento de barrera 66 está en el intervalo de 40-60 nm, más preferentemente de 40 a 50 nm, y el segundo espesor constante está en el intervalo de más de 60 a 100 nm, más preferentemente en el intervalo de más 60 a 80 nanómetros. Con está disposición, el combado del recubrimiento de barrera 66 se minimiza en el área de compresión circunferencial 103, y el espesor del recubrimiento de barrera 66 es suficientemente grande en el área de tensión circunferencial 104 de tal forma que las fisuras 174 no se extiendan a la superficie 108 del recubrimiento de barrera 66. Además, con esta disposición, el espesor del recubrimiento de barrera 66 es más fino entre el borde periférico 84 y la línea de transición 94, es decir, en el área de mayor espesor de vidrio para reducir el combado del recubrimiento de barrera 66, y el espesor del recubrimiento de barrera 66 es mayor entre la línea de transición 94 y el área inferior 80 del sustrato de vidrio conformado 28, es decir, en el área del vidrio más fino en el que el combado no es tan severo como en el área de compresión circunferencial 103 y las fisuras 174 suponen un problema. Como puede apreciarse, la invención no se limita al cambio de espesor del recubrimiento en el área de la línea de transición 94, y el cambio de espesor del recubrimiento puede ser un cambio gradual, o un cambio por etapas.

Como puede apreciarse ahora, en el caso de que el espejo secundario 44 incluya un sustrato conformado, puede ponerse en práctica la técnica para prevenir el combado del recubrimiento de barrera 66 para fabricar un espejo secundario conformado.

Otras realizaciones de la invención incluyen, pero sin limitación: 1. aplicar la capa de barrera 66 y/o el recubrimiento resistente a los arañazos sobre la superficie 68 de la pieza de vidrio plana 70, diseñada para ser la superficie cóncava 30 del sustrato de vidrio conformado 28, y la capa de barrera 66 sobre la superficie 72 de la pieza de vidrio de plana 70 (véase la Fig. 16) diseñada para ser la superficie convexa, y conformar la lámina de vidrio plana 70 en el sustrato de vidrio conformado 28. Posteriormente, la capa reflectante 34 y opcionalmente el recubrimiento protector 53 se aplican sobre la capa de barrera 66 en la superficie convexa 32 del sustrato de vidrio conformado 28; 2. aplicar la capa de barrera 66 y/o el recubrimiento resistente a los arañazos sobre la superficie 68 de la pieza de vidrio plana 70 diseñada para ser la superficie cóncava del sustrato de vidrio conformado 28, y la capa de barrera 66 sobre la superficie 72 de la pieza de vidrio plana 70 diseñada para ser la superficie convexa de la pieza de vidrio plana 70, y aplicar la capa de recubrimiento reflectante 34 sobre la capa de barrera 66 en la superficie 72 (véase la Fig. 17) y posteriormente conformar la lámina de vidrio plana 70 en el sustrato de vidrio conformado 28. 3. conformar la pieza de vidrio plana 70 en el sustrato de vidrio conformado parabólico 28 y aplicar la capa de barrera 66 y/o el recubrimiento resistente a los arañazos sobre la superficie cóncava 30, y el recubrimiento reflectante 34 sobre la superficie convexa 32 del sustrato de vidrio conformado parabólico 28 (véase la Fig. 18); y 4. conformar la pieza de vidrio plana 70 en el sustrato de vidrio conformado 28, y aplicar la capa de barrera 66 sobre la superficie convexa 32, y la capa de barrera y/o el recubrimiento de resistencia a los arañazos sobre la superficie cóncava 30, del sustrato de vidrio conformado 28, y aplicar el recubrimiento reflectante 34 sobre o en la capa de barrera 66 sobre o en la superficie convexa 32 (véase la Fig. 19) Como puede apreciarse, cuando la capa reflectante 34 y/o la capa de barrera 66 y/o el recubrimiento resistente a los arañazos se aplican a la pieza de vidrio plana 70, y el vidrio plano recubierto se calienta y se conforma en la práctica de una realización no limitante de la invención, por ejemplo, como se ha analizado anteriormente, la capa reflectante 34 y la capa de barrera 66 y/o el recubrimiento resistente a los arañazos tienen que poder soportar las temperaturas elevadas del conformado, por ejemplo, por encima de 648,89 °C. En la técnica se conocen recubrimientos reflectantes que pueden soportar temperaturas elevadas, por ejemplo, véase la Patente de Estados Unidos N° 7.329.433 que se incorpora en el presente documento como referencia en su totalidad. La patente describe películas de imprimación que se depositan sobre una capa reflectante para proteger la capa reflectante durante el procesamiento a altas temperaturas.

En la realización práctica preferida de la invención, la capa de barrera 66 se aplica usando un equipo de MSVD. Como se aprecia por los expertos en la materia, los cátodos para el recubrimiento por MSVD tienen que ser conductores de la electricidad. Para proporcionar un cátodo de silicio que sea conductor de la electricidad, se añade aluminio al silicio, por ejemplo, en una cantidad mayor del 5 por ciento en peso. La invención, sin embargo, no se limita a la aplicación por MSVD de la capa de barrera, y en la realización práctica de la invención, puede usarse cualquier proceso de recubrimiento conocido para aplicar la capa de barrera. Además, la invención no se limita a tener una capa de barrera homogénea, y la invención contempla una capa de barrera que tiene composiciones variables de óxidos de silicio y aluminio. Por ejemplo, en una realización no limitante de la invención, una primera capa de barrera de un óxido de un 60 por ciento en peso atómico de aluminio y un 40 por ciento en peso atómico de silicio se aplica a la superficie del vidrio y una segunda capa de barrera de un óxido de un 85 por ciento en peso atómico de aluminio y un 15 por ciento en peso atómico de silicio se aplica sobre la primera capa de barrera.

Como puede apreciarse ahora, la capa de barrera 66 de la invención puede usarse para impedir que los iones de sodio dañen las capas conductoras de dispositivos fotovoltaicos. Más particularmente, y haciendo referencia a la Fig. 20, se muestra un dispositivo fotovoltaico 184 que tiene un recubrimiento conductor 186 sobre la capa de barrera 66 de la invención. La capa de barrera 66 se aplica a la superficie 188 de la lámina de vidrio 190. La capa de barrera 66 impide que los iones de sodio formen precipitados de compuestos de sodio que atacan y dañan al recubrimiento conductor 186 de la célula fotovoltaica 184.

Como se ha analizado con detalle anteriormente, la capa de barrera de un óxido de silicio y aluminio además de proporcionar una barrera para impedir que los iones de sodio salgan del vidrio, también proporciona una capa protectora para el vidrio para impedir las lesiones mecánicas y químicas en la superficie del vidrio.

Los expertos en la materia apreciarán fácilmente que pueden realizarse modificaciones en las realizaciones no limitantes de la invención sin apartarse de los conceptos descritos en la descripción anterior. Por consiguiente, las realizaciones no limitantes particulares de la invención descritas con detalle en el presente documento son sólo ilustrativas y no limitan el alcance de la invención, que se proporciona por la amplitud completa de las reivindicaciones adjuntas y todos y cada uno de sus equivalentes.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un espejo reflectante solar que tiene una superficie reflectante curvada, que comprende: un sustrato transparente que tiene una superficie convexa y una superficie cóncava opuesta, y un recubrimiento reflectante sobre la superficie convexa y una capa de barrera alcalina sobre la superficie cóncava, reflejando el recubrimiento reflectante longitudes de onda seleccionadas del espectro electromagnético.

2. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que la capa de barrera alcalina tiene propiedades protectoras mecánicas y químicas.

3. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que la capa de barrera está sobre la superficie cóncava del sustrato y comprende un óxido de silicio y aluminio.

4. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la capa de barrera tiene un porcentaje en peso de silicio mayor que un porcentaje en peso de aluminio.

5. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la capa de barrera comprende un porcentaje atómico de 15 para el aluminio y un porcentaje atómico de 85 para el silicio, y la película se deposita por deposición al vacío por bombardeo con magnetrón.

6. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la capa barrera tiene un espesor en el intervalo de 700-950 nanómetros.

7. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 1 , en el que el sustrato transparente es un sustrato de vidrio conformado de silicato de sodio que tiene un área focal, y la capa barrera es una capa de barrera de iones de sodio.

8. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la capa de barrera tiene una primera superficie y una segunda superficie opuesta, y la primera superficie de la capa de barrera está en contacto superficial con la superficie cóncava del sustrato de vidrio conformado, y la segunda superficie de la capa de barrera está orientada alejada de la superficie cóncava del sustrato de vidrio conformado.

9. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la capa de barrera comprende un óxido de silicio y aluminio, y la primera superficie de la capa de barrera tiene un primer porcentaje en peso de silicio, y la segunda superficie de la capa de barrera tiene un segundo porcentaje en peso de silicio, siendo el primer porcentaje en peso de silicio diferente del segundo porcentaje en peso de silicio.

10. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el sustrato de vidrio conformado comprende, al menos, dos segmentos de vidrio conformados, que se mantienen juntos para proporcionar el sustrato de vidrio conformado.

11. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 10, en el que cada segmento comprende (1 /(segmentos totales del sustrato de vidrio con forma parabólica)) parte del sustrato de vidrio con forma parabólica.

12. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el perímetro del sustrato de vidrio conformado comprende cuatro esquinas y cuatro lados.

13. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el sustrato de vidrio conformado tiene un modelo de tensiones que comprende una deformación por tensión radial en un área inferior del sustrato de vidrio conformado, y una deformación por comprensión circunferencial en una periferia del sustrato de vidrio conformado; en el que, a medida que la distancia desde la periferia del sustrato de vidrio conformado aumenta en una dirección hacia el área inferior del sustrato de vidrio conformado, la tensión de compresión circunferencial disminuye a un área denominada "línea de transición", donde la deformación por tensión circunferencial y la deformación por tensión radial están presentes en el vidrio, y a medida que aumenta la distancia desde la línea transición en una dirección hacia el área inferior del sustrato de vidrio conformado, la deformación por tensión circunferencial aumenta.

14. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el recubrimiento de barrera cubre la superficie cóncava del sustrato conformado de vidrio y tiene un espesor constante.

15. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la capa de barrera tiene un espesor en el intervalo de 60 a 100 nanómetros, y una composición que comprende óxido de silicio y aluminio, y el recubrimiento reflectante es un recubrimiento de plata.

16. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el espesor del recubrimiento de barrera aumenta a medida que aumenta la distancia desde la periferia del sustrato de vidrio conformado hacia el área inferior del sustrato de vidrio conformado.

17. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 16, en el que el recubrimiento de barrera tiene un espesor en el intervalo de 40 a 100 nanómetros.

18. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el recubrimiento de barrera tiene un primer espesor constante desde el perímetro del sustrato de vidrio conformado hasta la línea de transición del sustrato de vidrio conformado, y un segundo espesor constante desde la línea de transición del sustrato de vidrio conformado hasta el área inferior del sustrato de vidrio conformado, siendo el primer espesor constante diferente del segundo espesor constante.

19. El espejo solar de acuerdo con la reivindicación 18, en el que el primer espesor constante de recubrimiento de barrera está en el intervalo dé 40 a 60 nanometros y el segundo espesor constante está en el intervalo de más de 60 a 100 nanometros.