Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 265

Abb. 4.100 a Optische
Eigenschaften einer aus
IR-Spiegel SiN y -Barriere,
CrO x -Cermet und SiO x -
Deckschicht beschichteten
Absorberschicht ungeheizt
und nach dem ersten spek-
tralen Shift nach Heizen
von 3 h und 75 h bei 500 °C
an Luft. Hierbei folgenden
Integralwerte: 0 h α s = 0.92,
ε(450 °C) = 0.21, 3 h
α s = 0.94, ε(450 °C) = 0.18,
75 h α s = 0.94,
ε(450 °C) = 0.18.
(Hildebrandt 2009)
einer Stunde bei 500 °C festgestellt wird, tritt mit einer SiO x -Barriere in gleichem Maße
erst nach 60 h auf (Hildebrandt 2009); aber bereits nach 4 h sind erste Einbußen der IR-
Reflexion zu beobachten. Eine zusätzliche sehr dünne Metallschicht aus NiCr erhöht die
Haftung des Silbers im Schichtstapel und mit einem Cermet aus NiCrO x und einer weite-
ren SiN y -Barriereschicht kann die Stabilität auf 180 h bei 500 °C ausgeweitet werden. Mit
einer Politur kann die Stabilität des Absorberschichtsystems aus genannten Barriere- und
Haftschichten und einem Cermet aus NiCrO x auf knapp 500 h bei 500 °C weiter verbessert
werden. Dennoch tritt auch hier eine punktuelle Diffusion von Silber an die Oberfläche
auf.
Alle bisher verfügbaren Arbeiten zeigen, dass selbst mit effizienten IR-Spiegeln aus Sil-
ber die erreichbaren Stabilitäten an Luft für ein solarthermisches Kraftwerk, bei dem Le-
bensdauern von 20 Jahren angestrebt werden, nicht ausreichend sind. Deswegen werden
oft andere Materialien mit geringerer IR-Reflexion untersucht. Durch die hohe Oberflä-
chengüte des elektrolytisch polierten Edelstahls besitzt dieser selbst bereits eine hohe IR-
Reflexion. Dies ermöglicht das Herstellen eines Absorbers ohne gesputterten IR-Spiegel. In
Kombination mit einem Cermet aus CrO x und einer AR-Schicht aus SiO x können Schicht-
systeme hergestellt werden, die 3000 h bei 500 °C stabil sind. Mit einer zusätzlichen SiN y -
Barriere zwischen Stahlsubstrat und Cermet wurde eine Absorption von 94 % bei einer
Emission von 15 % bzw. 18 % (bezogen auf einen Planckstrahler bei 380° C bzw. 450 °C)
nachgewiesen. Ein derartiges Schichtsystem wurde knapp 1000 h bei 500 °C an Luft ge-
tempert und behielt seine optischen Eigenschaften weitestgehend bei, wie die Abb. 4.100
zeigt.
Auch der Einsatz anderer unedler Metalle als IR-Spiegel wie Nickelchrom und Chrom,
sowie der Edelmetalle Gold und Platin wurde vielfach untersucht. Chrom und Gold erwei-
sen sich als ungeeignet. Bei Chrom führt die Diffusion von Eisen aus dem Stahlsubstrat in
den Infrarotspiegel zu einer langsamen Verringerung der IR-Reflexion. Chrom ist darüber
hinaus für die Hochtemperaturanwendung ein zu schlechter IR-Reflektor. Bei Gold findet
ebenfalls ein Diffusionsprozess statt, der eine schnelle und starke Degradation bewirkt.