Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 229

Damit erhält man für λ  Λ, d. h. bei großen Wellenlängen, kaum Reflexionen und eine
hohe Transmission. Im anderen Extrem (Fall c.) ergeben sich bei kleinen Wellenlängen
und großen Strukturen sehr viele Reflexionen und kaum eine Transmission.
Zur Beschreibung der optischen Eigenschaften von Materialmischungen bzw. der Mot-
tenaugenstruktur gibt es mittlerweile eine Vielzahl von Methoden, Modellen und Simula-
tionen, die für die unterschiedlichen Aspekte geeignet erscheinen. So ist beispielsweise die
RCW Analyse (Rigoros Coupled Wave) für die Simulation von periodischen Gittern gut
geeignet. Zur Beschreibung der Strukturen wird oft auch das Modell des Effektiv-Medien-
Ansatzes (EMA) favorisiert, das physikalisch im Wesentlichen eine Materialmischung unter
Berücksichtigung zweier Konstituenten heranzieht. Technisch angewandt werden drei Misch-
modelle: das Maxwell-Garnett-, das Bruggeman- und das Lorentz-Lorenz-Mischmodell.

4.5.6 Verfahren zur Erzeugung dünner, selektiver Schichten

Aus dem vorangegangenen Abschnitt wurde ersichtlich, dass durch das Aufbringen selek-
tiver Schichten der Reflexions- ( ρ ) sowie der Transmissionsgrad wesentlich verändert wer-
den kann. Die Bedingungsgleichungen zur destruktiven Interferenz (vergleiche Gln. (4.204
bzw. 4.206) haben ergeben, dass nur geringe Schichtdicken für diesen Effekt erforderlich
sind. Bekannte Beispiele aus dem Alltag sind die Regenbogenfarben von dünnen Ölfilmen
auf Wasser und bei Seifenblasen sowie die brillanten Farben von Pfaufedern oder Schmet-
terlingsflügeln, die durch Lichtinterferenz an einzelnen oder mehreren solcher Schichten
hervorgerufen werden.
Die typischen Schichtdicken liegen im Mikrometer- und Nanometerbereich, bis hin zu
monomolekularen Schichten. Das macht auch den Einsatz teurer Werkstoffe wirtschaft-
lich, wenn trotz geringer Mengen der gewünschte Effekt erzielt werden kann. Durch die
Verwendung der Dünnschichttechnologie lässt sich in geeigneter Weise die Materialeffi-
zienz mit der Energieressourcenschonung verbinden.
Eine dünne Schicht, die auf ein Substrat aufgebracht wird, muss nicht nur vorgegebene
optische Eigenschaften (Brechzahl, Absorption) besitzen, sondern auch noch zusätzliche
technische Anforderungen erfüllen, damit das Produkt den alltäglichen Belastungsanfor-
derungen gewachsen ist. Hierzu gehören insbesondere durch den Außeneinsatz solarther-
mischer Anlagen:

• mechanische Belastbarkeit (Haftfestigkeit, Härte, Abriebfestigkeit und Kratzunemp-
findlichkeit, Zentrieren, Ultraschall),
• thermische Beständigkeit (Kälte, Wärme),
• chemische Resistenz (Lösungsmittel, Reinigungsmittel, Schweiß, UV-Strahlung, Feuch-
tigkeit).

Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Beschichtungsmaterials darf sich in der Regel
nicht von dem des Substrats unterscheiden. Zumeist besitzen die Schichten bereits durch