Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 266

Dagegen zeigen sich Absorber bestehend aus einem IR-Spiegel aus Platin, einem Cer-
met aus CrO x und einer AR-Schicht aus SiO x nach mehr als 2400 h bei 500 °C stabil. Ge-
ringe Änderungen finden eventuell im Cermet statt, aber aufgrund der hohen Material-
kosten sind vollständige Platintargets für den Sputterprozess wenig ökonomisch. Dadurch
werden während des Sputterns Fremdatome in die Schicht eingebaut, und die IR-Reflexion
erreicht nicht dieselben hohen Werte wie die einer reinen Platinschicht. Wie mit einem
Chrom-IR-Spiegel diffundiert auch mit einem Nickelchrom-IR-Spiegel Eisen aus dem
Stahl in den metallischen IR-Spiegel. Nickel und auch Eisen diffundieren außerdem aus
dem IR-Spiegel in das Cermet aus Chromoxid, was eine sinkende Absorption zur Folge
hat. Mit dem Einbetten des NiCr-IR-Spiegels in Barriereschichten aus Siliziumnitrid kann
diese Degradation verlangsamt werden. Somit können an Luft stabile Absorberschichten
für die Hochtemperaturanwendung hergestellt werden. Der erreichbare Emissionsgrad
hängt dabei von der Entscheidung für oder gegen die Verwendung von Platin als IR-Spie-
gel und damit von wirtschaftlichen Gesichtspunkten ab.

4.6.6 Degradationsmechanismen selektiver Absorberschichten

Viele Solarabsorber verlieren im Laufe ihrer Lebenszeit ihre Leistungsfähigkeit. In diesem
Abschnitt soll ein kurzer Überblick über die möglichen Prozesse gegeben werden, die bei
Absorberschichten an Luft bzw. im Vakuum zur Degradation führen können.
Betriebstemperaturen der Absorber, die die Temperatur während der Schichtherstel-
lung der Absorber übersteigen, haben Ordnungsvorgänge zur Folge, die zunächst einen
Abbau der Störstellen in der Schicht bewirken. Da eine höhere Ordnung erzielt wird, sind
diese Vorgänge irreversibel. Die hohen Temperaturen von 500 °C im Kraftwerksbereich
stellen eine besondere Herausforderung dar, da die Reaktionsgeschwindigkeiten vieler Re-
aktionen mit zunehmender Temperatur stark ansteigen.
An Luft ist der Hauptdegradationsmechanismus die Oxidation der Materialien. Zusätz-
lich spielen Diffusionsprozesse innerhalb der Schicht eine Rolle, die auch im Vakuum zu
einer Degradation führen können.
Stets finden zudem Redox-Reaktionen im Cermet statt, die aber meist nach dem ers-
ten Heizen zum Erliegen kommen. Im Vakuum kann insbesondere die Reduktion von
Oxiden oder Nitriden zur Degradation führen. Ein zu großer Unterschied zwischen den
thermischen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Schichten und dem Substrat mit
resultierenden großen Druck- oder Zugspannungen kann schließlich zum Abplatzen der
Schichten bei hohen Temperaturen führen.
Die Absorberrohre in Fresnel-Kraftwerken stehen in direktem Kontakt mit der Umge-
bung. Daher können auch Verschmutzung der Absorber durch Staub mit nachfolgendem
Einbrennen auf den heißen Oberflächen oder nächtliche Kondensation auf den Rohren zu
einer Verschlechterung der optischen Eigenschaften führen. Bei Parabolrinnensystemen
befinden sich die Absorberrohre über die Glasrohre im direkten Infrarotstrahlungsaus-
tausch mit dem kalten Himmel, so dass auch hier die mögliche Kondensation berücksich-
tigt werden muss.