JP2016500799A

JP2016500799A - 太陽エネルギーシステムに適した着色反射および高日射透過率を有する積層グレージング（ｌａｍｉｎａｔｅｄｇｌａｚｉｎｇ）

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Publication number: JP2016500799A
Application number: JP2015532535A
Authority: JP
Inventors: ルカエルヴィルジニー・オディ; アンドレアス・シューラー
Original assignee: スイスインソ・ソシエテ・アノニム
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: WO2014045141A3; CN104736338A; HK1208844A1; JP6242902B2; CN104736338B; US10953635B2; EP2897795B9; PT2897795T; ES2805529T3; US20150249424A1; AU2013319925B2; EP2897795A2; PL2897795T3; AU2013319925A1; LT2897795T; BR112015006028A2; BR112015006028B1; EP2897795B1; HRP20201041T1; WO2014045141A2

Abstract

太陽エネルギーシステムを建築的に統合するための積層およびエッチングされたグレージングユニットであって、２つの主面によって区切られた基板と、やはり２つの主面によって区切られた多層の干渉フィルタとを含み、前記基板の一方の主面は、入射媒体と接触するように適用され、他方の主面は、前記干渉フィルタの主面と接触し、前記干渉フィルタの他方の主面は、出射媒体と接触するように適用され；前記入射媒体は、屈折率ｎｉｎｃ＝１を有し、前記基板は、５５０ｎｍで１．４５≦ｎｓｕｂｓｔｒａｔｅ≦１．６と定義される屈折率ｎｓｕｂｓｔｒａｔｅを有し：前記出射媒体は、５５０ｎｍで１．４５≦ｎｅｘｉｔ≦１．６と定義され；ここで、前記ユニットは、以下の要件が満たされるように設計される、すなわち：１ａ）昼光照明ＣＩＥ−Ｄ６５下で、ＣＩＥ色座標Ｌ＊、ａ＊、およびｂ＊に従って、【数１】によって与えられる色の飽和度は、灰色および茶色を除いて、法線に近い反射角で８より高く、１ｂ）法線に近い反射角Ｒｖｉｓにおける可視反射率は、４％より高く、１ｃ）反射角θｒが変動するときの反射の支配色ＭＤの主波長λＭＤの変動は、θｒ＜６０?に対して１５ｎｍより小さく、１ｄ）法線に近い入射における総半球日射透過率は８０％を上回る。

Description

本発明は、たとえばソーラーアクティブガラスファサードとして太陽エネルギーシステムの建築的な統合を提供する、太陽エネルギーシステムに適した着色積層グレージングを扱う。

定義
直接透過率
平行な放射ビームが表面、界面、または試験片に入射した結果、平行なビームが透過される場合、透過率は直接的であると見なされる。これは、たとえば平坦な表面または界面に当てはまる。

拡散透過率
平行な放射ビームが表面、界面、または試験片に入射した結果、透過ビームの角分布が多かれ少なかれ広くなった場合、透過率は拡散的であると見なされる。これは、たとえば、粗い表面もしくは界面、または粒状構造の試験片に当てはまる。

概して、拡散透過率は、放射の入射角および波長λに依存する。入射角が明示されていない場合、一般に法線入射であると想定される。

総半球透過率
総半球透過率は、直接透過率と拡散透過率との和によって得られる。
Ｔ_{ｔｏｔａｌ}＝Ｔ_{ｄｉｒｅｃｔ}＋Ｔ_{ｄｉｆｆｕｓｅ}

概して、総半球透過率は、放射の入射角および波長λに依存する。入射角が明示されていない場合、一般に法線入射であると想定される。

日射透過率Ｔ_ｓｏｌ
計算または測定されたサンプルの総半球透過率のスペクトルＴ（λ）を考えれば、日射透過率Ｔ_ｓｏｌは、太陽スペクトルＩ_ｓｏｌ（λ）で積分することによって得られる：
上式で、通例、エアマス１．５（ＡＭ１．５）における太陽スペクトルが強度Ｉ_ｓｏｌ（λ）として用いられる。

可視反射率Ｒ_ｖｉｓ
可視反射率Ｒ_ｖｉｓは、特定の照明条件下で人間の目に見える表面の明るさに対する尺度である。白色の表面または完全な鏡は１００％の可視反射率を示し、着色面または灰色の表面はより低い可視反射率を示す。可視反射率Ｒ_ｖｉｓの判定は、明所視視感効率関数（ｐｈｏｔｏｐｉｃｌｕｍｉｎｏｕｓｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｆｕｎｃｔｉｏｎ）Ｖ（λ）に基づいて行われ、イルミナントＩ_ＩＬＬ（λ）の選択に依存する：
上式で、Ｒ（λ）は、シミュレートまたは測定されたサンプルの半球反射率である。

反射角
反射角θ_ｒは、表面から反射した光線と表面に対して垂直な線とによって反射点で形成される角度である。ここで、θ_ｉおよびθ_ｔは、それぞれ入射角および透過角に対応する。

屈折率および消衰係数
光が媒体を通過するとき、常に光の一部は吸収される。これは、好都合には、複素屈折率Ｎを定義することによって考慮に入れることができる：
Ｎ＝ｎ−ｉｋ［１］
上式で、実数部ｎ（屈折率）は位相速度を示し、虚数部ｋ（消衰係数）は、電磁波が材料を伝播するときの吸収損失量を示す。

反射防止
処理済みの表面は、法線に近い入射における光ビームの日射透過率が未処理の表面より高いとき、反射防止性であると見なされる。

ＣＩＥ１９３１ＸＹＺ色空間
国際照明委員会（ＣＩＥ、ＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅｄ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）は、色を定量化する方法について記載している［２］。ＣＩＥ色度図に示すように、すべての既存の色を平面内に表し、デカルト座標によってマッピングすることができる。定量化は、人間の目の色感度を反映する１９３１ＣＩＥ等色関数、すなわちｘ（λ）、ｙ（λ）、およびｚ（λ）に基づく。これらの関数は、観測視野の幅にある程度依存する（発明者らは、２°の開口角に対する関数を使用する）。

ＣＩＥ１９７６（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊）色空間（すなわちＣＩＥＬＡＢ）
ＣＩＥＬ^＊ａ^＊ｂ^＊は、人間の目に見えるすべての色を記述するために従来から使用されている最も完全な色モデルである。ＣＩＥＬ^＊ａ^＊ｂ^＊は、この特有の目的のために国際照明委員会（ＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅｄ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）によって開発された。このモデルの３つのパラメータは、色の輝度（Ｌ^＊
、Ｌ^＊＝０は黒色をもたらし、Ｌ^＊＝１００は白色を示す）と、マゼンタと緑色との間のその位置（ａ^＊、負の値は緑色を示し、正の値はマゼンタを示す）と、黄色と青色との間のその位置（ｂ^＊、負の値は青色を示し、正の値は黄色を示す）とを表す。

支配色
色の主波長は、指定の無彩色刺激と適した比率で付加的に混合されたときに考えられる色刺激に整合する単色光刺激の波長として定義される［３］。したがって、あらゆる色は、その波長λ_Ｄによって定義される単色の支配色Ｍ_Ｄに関係付けることができる。

色飽和度
色飽和度は、その色が純粋な灰色からどの程度異なるかを示す尺度である。飽和度とは、実際には明暗に関する事柄ではなく、その色がどの程度弱いかまたは強いかである。色の飽和度は一定ではなく、その色をどのような環境および照明で見るかに応じて変動し、以下に式によって与えられる：
上式で、ａ^＊およびｂ^＊は、昼光照明ＣＩＥ−Ｄ６５下におけるＣＩＥ色座標である。

建物の外装の一体要素として太陽エネルギーシステムを受け入れることは、主に、好ましくない外見によって制限される。これらの要素は、隠すべき技術的構成要素と見なされており、あまり見えず、建築設計にあまり影響を与えない屋上での応用例に限られることが多い［４］。より良い外観の太陽光システムの開発は、たとえばソーラーアクティブガラスファサードとして太陽エネルギーシステムを建築的に統合するための新しい展望を開くことができる。１つの解決策は、太陽光システムのグレージングの内側に着色された干渉性の薄膜を付加することである。このコーティングは、色を反射し、したがって太陽光デバイスの技術的部材を隠すが、相補スペクトルは透過する。誘電体薄膜の多重堆積に基づく着色ガラス窓は、太陽熱収集器にとって特に重要であることが実証されており［５〜８］、２００４年のＰＣＴ出願に対する主題となった［９］。しかし、このＰＣＴ出願に開示する発明には、次の内容に対処する上でいくつかの弱点がある：
− 安全性：同発明は、ファサードの設置に対する安全性要件を満たさない、焼き戻ししない非積層グレージングの使用を考慮している。したがって、単一のグレージング（出射媒体は空気であり、ｎ_ｅｘｉｔ＝１）に対して計算される着色設計は、積層グレージング（出射媒体はポリマであり、５５０ｎｍで１．４５≦ｎ_ｅｘｉｔ≦１．６）に適していない。
− 色の安定性：２００４年のＰＣＴ出願の文脈では、色は、狭い反射ピークを示す４分の１波長の干渉スタックに基づいていた。個々の層の数を制限し、関係する材料の屈折率を選択することによって、妥当な反射ピークの振幅が得られ、したがって優れた日射透過率をコーティングに提供した。しかし、反射角が増大すると、狭い反射ピークがより小さい波長へシフトするため、以前に開発された色（青色を除く）は、視角／観測角／反射角に依存していた。実施例１は、観測角を増大させた場合に青色へシフトした緑色設計を提示する（図１、図２、および表１参照）。
− 産業規模の生産：コーティングスタック内では比較的厚い（１００ｎｍ超）のＳｉＯ_２層が必要とされ、したがって産業規模における着色ガラスの生産速度を制限した。

このＰＣＴ出願はまた、収集器のグレージングの外側に表面処理（高温パターニング、酸エッチング、砂または石の突起．．．）を施して拡散光透過率をもたらす可能性にも言及している。この処理には、太陽光デバイスの技術的部材のマスキング作用を補強する作用があり、グレア作用を防止し、現在のアーキテクチャで強く要求されている無光沢の表面を作り出す。利用可能な拡散表面処理の中でも、酸エッチングは間違いなく、産業レベルで最も適した最も広く使用されている処理である。歴史的に、ガラスの酸エッチング処理は、フッ化物酸ベースの溶液を使用することによって実行される［１０］。フッ化物酸は、安全性、作業者の健康、および環境汚染に関する様々な問題の原因となる強い化学薬品である。この理由のため、緩衝溶液（フッ化物酸の一部が二フッ化水素アンモニウムなどのフッ化物塩に置き換えられる）［１１〜１３］またはそれほど強くなくてより環境に優しいフッ化物塩に基づく溶液［１４〜１５］の使用がますます一般的になりつつある。

前章に記載の問題は、特許請求の範囲で定義されるような太陽光グレージングユニットに関する本発明によって解決される。本革新は、強化されたマスキング作用、角度的な色の安定性、エネルギー性能、および機械的安定性を有する着色積層グレージング（好ましくは、排他的ではないが、ガラスから作られる）を扱う。

着色積層グレージングシステムが図３に図示されており：
− 外側ガラスの裏側（図３ａおよび図４ａ）、２つのガラス窓間にカプセル化されたポリマ膜の裏側もしくは前側（図３ｂおよび図４ｂ）、または内側ガラスの前側（図３ｃおよび図４ｃ）に堆積された、カプセル化された干渉性の着色多層コーティングと、
− テキスチャ付きまたはテキスチャなしの拡散性の外面と、
− 熱またはＰＶＴの応用例で内側ガラスの裏側に施された任意選択の反射防止コーティングとの組合せとして説明することができる。

太陽熱またはＰＶＴシステムは、積層グレージングの後ろに取り付けられ、または積層グレージングに直接接着されるが、ＰＶシステムは、積層グレージング内に完全に統合される。

１．着色コーティング
着色コーティングを堆積させる基板の選択は、非常に重要である。太陽エネルギーシステムの最大効率を確保するために、基板は、高い日射透過率を提示しなければならず、したがって、太陽ロールガラス（ｓｏｌａｒｒｏｌｌｇｌａｓｓ）、極白色フロートガラス（ｅｘｔｒａ−ｗｈｉｔｅｆｌｏａｔｇｌａｓｓ）（鉄の含有率が非常に低い）、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、フッ化炭素ポリマ（ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ．．．）などの高分子材料に対する可能性が制限される。表面の平坦性もまた、特にファサードの応用例にとって重要な問題である。干渉性コーティングの色の変動は不可視のはずなので、着色コーティングの堆積の場合、ガラスの性質の選択においてさらなる自由を与える極白色フロートガラスおよび高分子材料は、太陽ロールガラスより好ましい。

透過層の多層干渉性スタックからなる着色コーティングは、高い日射透過率Ｔ_ｓｏｌを有していなければならない。したがって、コーティング内の吸収を最小にするべきであるため、好ましくは、誘電体酸化物が選択される。様々な可能性の中でも、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＨｆＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、およびＴｉＯ_２などの材料は、たとえば、本明細書に記載する本発明に完全に適している。

可視反射率Ｒ_ｖｉｓは、グレージングに当たる光が後方反射する割合であり、グレージングのマスキング特性に関する情報を提供する。このとき、この値は、太陽エネルギーシステムの技術的部材の良好なマスキング作用を可能にするのに十分なほど高いが、良好な日射透過率を確保するのに十分なほど低くなければならない。このとき、マスキング作用と太陽光デバイスの性能との間で良好な妥協点を見つけなければならない。本発明の文脈では、Ｒ_ｖｉｓは、４％より高くしなければならない。

色の強度は、下式によって示される色の飽和度によって与えられる：
上式で、ａ^＊およびｂ^＊は、昼光照明ＣＩＥ−Ｄ６５下のＣＩＥ色座標である。よく見える色を提供するために、色飽和度は、法線に近い反射角で８より高くなければならない。非常に飽和度の低い寒色および暖色にそれぞれ対応する灰色および茶色には、例外が設けられる。

本明細書では、色の安定性に関して、４分の１波長の干渉スタックを修正して非対称の設計を得ることによって、２００４年のＰＣＴ出願と比較すると改善がなされている。そのような修正の結果、大きい単一の反射ピークまたはいくつかの小さい反射ピークを特徴とする反射率曲線が得られた。このとき、多層コーティングは、反射率曲線の形状の関数として、以下のいずれかによって定義される色を反射する：
− 太陽スペクトルの可視部分内に位置する単一の反射率ピークの最大強度の波長。たとえば、図５は、コーティングに対する黄緑色の支配色に対応する最大強度λ_ｍａｘ＝５７０ｎｍの法線入射（視角０°）における反射率曲線を表す。
− または、可視スペクトル領域内に位置する２つ以上の反射率ピークの波長の組合せ。たとえば、図６は、スペクトルの可視部分内でそれぞれ４１３ｎｍ、５３４ｎｍ、および７４２ｎｍに位置する３つのピークを有する法線入射における反射率曲線を示す。その結果得られる当該コーティングの支配色は、λ_Ｄ＝５００ｎｍ（緑色）に位置する。

視角を増大させると、スペクトルの大部分の特徴は、λ_ｍａｘの位置、したがってコーティングの支配色の修正を含めて、より小さい波長へシフトする。例として、様々な反射角θ_ｒ（０°〜８５°）において黄緑色のコーティングと緑色のコーティングとの両方に対して得られる反射率曲線が、それぞれ図７（ａ）および図７（ｂ）に与えられている。

着色グレージングに良好な角度的な色の安定性を提供することは、建物の統合にとって非常に重要である。色の変動を回避または制限するために、強い努力がなされてきた。色の安定性の原理は、次のように説明することができる。概して、層の色Ｍは、その反射率曲線がどのような形状であっても、いくつかの色の混合と見なすことができる。

より明確にするために、太陽スペクトルの可視部分内に２つの反射ピークを有し、これらの反射ピークの波長および色がそれぞれλ_１、Ｃ_１およびλ_２、Ｃ_２であることを特徴とする架空の着色層に関して説明する（図８ａ参照）。色Ｍは、支配色Ｍ_Ｄによって定義され、支配色Ｍ_Ｄの波長λ_ＭＤは、λ_１とλ_２との間に含まれ、その位置は、両反射ピークの相対強度に依存する（図８ｂ参照）。視角を増大させると、反射ピークはより短い波長へシフトする。点Ｍの位置を保持するために、Ｃ_１からＣ_１’へのシフトは、Ｃ_２からＣ_２’への同等のシフトならびに両ピークの相対強度の修正によって補償しなければならない。少なくとも、点Ｍは、線ＭＭ_Ｄによって定義される色区分上で維持しなければならない。その場合、コーティングの支配色は同じままである。この補償は、干渉性の着色コーティングスタックを構成する個々の層の材料の性質および厚さを注意深く選択することによって実現することができる。

この原理から、３つ以上の反射ピークを特徴とするより複雑な設計を推定することができる（図９参照）。

この原理に基づく緑色の着色設計が、実施例２、実施例３、および実施例４に与えられている（図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、ならびに表２、表３、および表４参照）。異なる反射角に対するこれらの３つのコーティングのＣＩＥ−Ｄ６５イルミナント下の（ｘ，ｙ）色座標、可視反射率Ｒ_ｖｉｓ、日射透過率Ｔ_ｓｏｌ、主波長λ_ＭＤ、ならびに色Ｍ_Ｄおよび色飽和度Ｃ_ａｂ ^＊が与えられている。各設計に対する対応する色変動の図も示されている。各設計に対して、色および反射率のわずかな変動だけが（特に、最高６０°のθ_ｒの場合）、高い日射透過率と組み合わせて観測される（最高６０°で８０％を上回る）。これらのコーティング設計に対して観測される支配色の波長の変動（実施例２の場合、０°〜６０°で９ｎｍの変動）は、２００４年のＰＣＴ出願の設計（実施例１）のほぼ４分の１である。

２００４年のＰＣＴ出願［６］と比較した本明細書における別の利点は、比較的厚いＳｉＯ_２コーティングが、堆積速度のより速い他の酸化物によって置き換えられたことである。実際に、多層干渉性スタックは、産業規模では、インライン式のマグネトロンスパッタリングによって堆積される。低コストの生産のためには、副層の数および個々の層の厚さを制限しなければならない。

様々な反射色（青色、黄緑色、黄色がかった橙色、灰色、および茶色）を有するコーティング設計の他の例が、実施例５〜９に与えられている（図１６〜２５および表５〜９参照）。

２．拡散面
着色積層グレージングの外面には、拡散面処理が施される。ガラス基板は、極白色フロートガラスまたは太陽ロールガラスとすることができる。極白色フロートガラスには、より良好な平坦性を有するという利点があり、ファサードの応用例にとって好ましい。また、どちらのタイプのガラスも、多種多様なテキスチャおよびパターンが外面に施された状態で市販されている。この種のガラスは、何らかの起伏を付加するため、屋根の応用例の場合はタイルの外観に近づけるために使用することができる。

エッチング処理は、着色フィルタのマスキング作用を補強する拡散光透過率をもたらすために施される。また、エッチング処理には、建築家によって望まれることが多い無光沢の表面を作成し、グレア作用を防止するという利点がある。

また、エッチング溶液の適当な組成物を選択することによって、処理済みのガラス表面上の好ましいマイクロ／ナノ構造により、反射防止特性を生じさせることができる。たとえば、緩衝溶液中における酸エッチングによるガラス表面の処理［１３］によって、マイクロメートルの島とナノメートルの開口部とを組み合わせてどちらも均一に分散させた特定の構造が得られる。このようにしてその結果得られた低反射率のガラス表面は、本明細書に記載する太陽光の応用例に完全に適している。

文献［１４〜１５］に基づいて、二フッ化水素アンモニウム（ＡＢＦ）、水（Ｈ_２Ｏ）、イソプロパノール（ＩＰＡ）、糖（スクロース、フルクトースなど）の成分のいくつかから構成されたエッチング溶液が開発された。これらの溶液は、広範囲の組成物にわたって、処理時間が２０分未満の場合に特に効果的である。

妥当な濃度範囲を有する効果的な溶液の例を以下に与える：
− 溶液１：１０〜３０重量％／２０〜４０重量％／残余という比率を有するＡＢＦ／ＩＰＡ／水の混合物。
− 溶液２：１５〜２５重量％／１５〜４０重量％／残余という比率を有するＡＢＦ／スクロース／水の混合物。

反射防止特性のため、処理済みのガラス表面に対して優れた透過率が得られる。処理済みのガラス表面で測定した半球の法線透過率は、未処理のガラスの場合が９２％であるのに対して、約９５％である（図２６参照）。

図２７ａ）および図２７ｂ）は、それぞれＡＢＦ／ＩＰＡベースのエッチング溶液（ＡＢＦ／ＩＰＡ／Ｈ_２Ｏ＝３０／１０／６０）およびＡＢＦ／スクロースベースのエッチング溶液（ＡＢＦ／スクロース／Ｈ_２Ｏ＝１８／１８／６４）によって構築されたガラス表面のＳＥＭ写真を提示する。どちらの写真も、同じエッチング時間（１５分）および同じ倍率で撮影されたものである。第１の場合（図２７ａ）、表面は比較的平滑であり、表面全体に存在するナノ孔の接合部に由来するいくつかのマイクロ規模の凹凸を提示している。第２の場合（図２７ｂ）、表面ははるかに粗い構造を特徴とし、ある種の角錐によって高密度で覆われている。これらの角錐は、約１０μｍの高さを有し、寸法がしばしば約１００μｍ〜１２０μｍの底面積は異なるタイプの多角形によって定義されており、顕著なナノ構造の側壁を有する。このとき、測定される日射透過率の利得は、マイクロ規模のパターニングとナノ規模の粗さ修正とを組み合わせたことに起因する反射防止特性によって説明することができる。

３．焼き戻しおよび積層
コーティングの堆積およびエッチング後、異なるガラス窓は焼き戻しされる。着色コーティング（酸化物から作られる）と拡散面（主にＳｉＯ_２）とはどちらも非常に良好な熱安定性を提示するため、この熱処理の実行に対する制限はない。

次いで、ガラス窓と、必要な場合は他の要素（コーティングされたポリマ膜、結晶シリコンセル．．．）とが、積層によってともに接合される。積層ポリマは、好ましくは、排他的ではないが、ＥＶＡ（エチレン−ビニル−酢酸）などのエラストマ架橋生成物またはＰＶＢ（ポリビニルブチラール）などの熱可塑性生成物である。これらの生成物は、高い日射透過率、低い屈折率、およびガラスまたはポリマ窓に対する良好な接着性を特徴とする。

両方の処理を組み合わせて行い、ファサードの応用例に対する安全性要件を満足させるだけでなく、いくつかの利点を提供する。まず、積層は、選択された構成（図３および図４参照）に応じてコーティングおよびエッチングに対して異なる供給連鎖を有する可能性を提供することができ、したがって大幅な時間の節約を提供することができる。さらに、着色コーティングをカプセル化して、熱収集器上に取り付けたときにグレージングの内側で水が凝縮することによるあらゆる色変化を回避する。

別の利点は、積層グレージングの良好な機械強度であり、それによって次のことが提供される：
− 太陽熱またはＰＶＴシステムより大きいグレージングを使用して、それをグレージングの裏面に直接接着し、したがって完全に隠すことが可能である。着色コーティングはカプセル化されているため、接着された収集器の枠に沿っていかなる色変化も生じさせることなく、そのような収集器を得ることができる（干渉性コーティングが積層ポリマまたは接着剤に直接接触している場合に当てはまる）。したがって、熱、ＰＶ、およびＰＶＴシステムは、まったく同じ外観を有する。
− 太陽光デバイスを機械的に固定するためにガラスを使用することが可能である。

これらの能力により、屋根およびファサードの設置に対してかなりの柔軟性を提供する多価の生成物を生成することが可能になる。例として、図２８は、着色積層グレージングの後ろに接着される熱太陽光システムの取付けに対する可能な変形形態を提示する。図２８ａ）では、太陽熱収集器は、収集器の枠より大きい積層グレージングの裏面に接着される。本明細書では、太陽熱収集器は、グレージングが重複した屋根上に取り付けられ、２つの重複するグレージング間の封止の存在によって防水が提供される。住居用のファサードまたはガラスファサードを有する大きな建物に対する通風孔付きのファサードにおける太陽熱収集器の取付けに対する異なる変形形態を、それぞれ図２８（ｂ）および図２８（ｃ）に示す。本明細書では、釣り金物、重複する翼部、封止などは、建築家の要望、建物のタイプおよび要件、国の地域文化などに適合可能とすることができる。

当然ながら、同じ取付け構成は、光起電デバイスだけでなく、複合型（熱デバイスとＰＶデバイスとの組合せ）の屋根およびファサードの設置にも可能である。

４．任意選択の反射防止コーティング
太陽熱デバイスの日射透過率を増大させるために、内側ガラスの裏側に反射防止コーティングを施すことができる（図３参照）。

実際には、ガラスの両側の反射率が４％になるため、最高品質のガラスに対して約９２％という最大透過率の値を実現することができる。最善の場合、低い屈折率（１．５２未満）を特徴とする反射防止コーティングを施すことによって、ガラス側の反射率を約３％低減させることができる。

このとき、理論的には、着色積層グレージングの日射透過率を約３％増大させることができ、したがって干渉性の着色コーティングの存在による透過率の損失を補償することができる。

参照文献
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［１１］Ｎ．Ｅｎｊｏ、Ｋ．Ｔａｍｕｒａ、米国特許第４５８２６２４号（１９８６年）
［１２］Ｇ．Ｅ．Ｂｌｏｎｄｅｒ、Ｂ．Ｈ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｍ．Ｈｉｌｌ、米国特許第５０９１０５３号（１９９２年）
［１３］Ｄ．Ｃ．Ｚｕｅｌ、Ｊ．−Ｈ．Ｌｉｎ、米国特許第５１２０６０５号（１９９２年）
［１４］Ｓ．Ｈ．Ｇｉｍｍ、Ｊ．Ｈ．Ｋｉｍ、米国特許第５２８１３５０号（１９９４年）
［１５］Ｈ．Ｍｉｗａ、米国特許第７２７６１８１Ｂ２号（２００７年）

実施例１に示す着色設計のＣＩＥ−Ｄ６５イルミナント下の１９３１ＣＩＥ（ｘ，ｙ）色座標の角度的な依存性を示す図である。様々な反射角（０°〜８５°）に対する実施例１に示すコーティング設計の反射率曲線の図である。熱およびＰＶＴの応用例に対する着色積層グレージングの可能な構成の概略図である。着色コーティングは、（ａ）外側ガラスの裏側、（ｂ）２つのガラス窓間でカプセル化されたポリマ膜の片側、（ｃ）内側ガラスの前側上に堆積させることができる。ＰＶの応用例に対する着色積層グレージングの可能な構成の概略図である。着色コーティングは、（ａ）外側ガラスの裏側、（ｂ）２つのガラス窓間でカプセル化されたポリマ膜の片側、（ｃ）内側ガラスの前側上に堆積させることができる。ここでは、ＰＶデバイスの技術的部材は積層グレージング内に完全に統合されている。人間の目に可視の太陽スペクトル部分を区切る１９８８Ｃ．Ｉ．Ｅ．の正規化された明所視視感効率関数と、単一の反射ピークを提示する黄緑色のコーティング（λ_ｍａｘ＝５７０ｎｍ）の法線入射（視角０°）における反射率曲線とを示す図である。人間の目に可視の太陽スペクトル部分を区切る１９８８Ｃ．Ｉ．Ｅ．の正規化された明所視視感効率関数と、太陽スペクトルの可視部分内に３つの反射ピークを提示する緑色のコーティング（λ_Ｄ＝５００ｎｍ）の法線入射（視角０°）における反射率曲線（曲線の大部分）とを示す図である。（ａ）は、様々な反射角（０°〜８５°）に対する黄緑色のコーティングの反射率曲線を示す図である。スペクトルの可視部分内に位置する反射ピークは、より小さい波長へシフトする：λ_ｍａｘはλ_{ｍａｘ０°}＝５７０ｎｍからλ_{ｍａｘ６０°}＝５００ｎｍへ変動して、黄緑色から緑色へのコーティングの色変化をもたらす。（ｂ）は、太陽スペクトルの可視部分内に３つの反射ピークを提示する緑色のコーティング設計に対する同じ図である。（ａ）は、太陽スペクトルの可視部分内の２つの反射ピークによって構成される架空の反射率曲線のグラフである。λ_１、Ｃ_１およびλ_２、Ｃ_２は、小さい観測角における反射率ピークの波長および色である。λ_１’、Ｃ_１’およびλ_２’、Ｃ_２’は、より大きい観測角における対応する波長および色である。コーティングの支配色Ｍ_Ｄは、λ_１とλ_２との間に含まれるλ_Ｄに位置し、その位置は両反射ピークの相対強度に依存する。（ｂ）は、１９３１Ｃ．Ｉ．Ｅ．色度図上に表される色の安定性の原理の図である。Ｍは、小さい視角で太陽スペクトルの可視部分内にＣ_１およびＣ_２によって定義される２つの反射ピークを有することを特徴とするコーティングの結果の色である。Ｃ_１’およびＣ_２’は、より大きい視角に対応する色である。Ｍ_Ｄは、Ｍの支配色である。（ａ）は、太陽スペクトルの可視部分内の３つの反射ピークによって構成される架空の反射率曲線のグラフ表現である。λ_１、Ｃ_１、λ_２、Ｃ_２、およびλ_３、Ｃ_３は、小さい観測角における反射率ピークの波長および色である。λ_１’、Ｃ_１’、λ_２’、Ｃ_２’、およびλ_３’、Ｃ_３’は、より大きい観測角における対応する波長および色である。コーティングの支配色Ｍ_Ｄはλ_Ｄに位置し、その位置は、すべての反射ピークの相対強度に依存する。（ｂ）は、１９３１Ｃ．Ｉ．Ｅ．色度図上に表される色の安定性の原理の図である。Ｍは、小さい視角で太陽スペクトルの可視部分内にＣ_１、Ｃ_２、およびＣ_３によって定義される３つの反射ピークを有することを特徴とするコーティングの結果の色である。Ｃ_１’、Ｃ_２’、およびＣ_３’は、より大きい視角に対応する色である。Ｍ_Ｄは、Ｍの支配色である。実施例２に示す着色設計のＣＩＥ−Ｄ６５イルミナント下の１９３１ＣＩＥ（ｘ，ｙ）色座標の角度的な安定性の図である。様々な反射角（０°〜８５°）に対する実施例２に示すコーティング設計の反射率曲線の図である。実施例３に示す着色設計のＣＩＥ−Ｄ６５イルミナント下の１９３１ＣＩＥ（ｘ，ｙ）色座標の角度的な安定性の図である。様々な反射角（０°〜８５°）に対する実施例３に示すコーティング設計の反射率曲線の図である。実施例４に示す着色設計のＣＩＥ−Ｄ６５イルミナント下の１９３１ＣＩＥ（ｘ，ｙ）色座標の角度的な安定性の図である。様々な反射角（０°〜８５°）に対する実施例４に示すコーティング設計の反射率曲線の図である。実施例５に示す着色設計のＣＩＥ−Ｄ６５イルミナント下の１９３１ＣＩＥ（ｘ，ｙ）色座標の角度的な安定性の図である。様々な反射角（０°〜８５°）に対する実施例５に示すコーティング設計の反射率曲線の図である。実施例６に示す着色設計のＣＩＥ−Ｄ６５イルミナント下の１９３１ＣＩＥ（ｘ，ｙ）色座標の角度的な安定性の図である。様々な反射角（０°〜８５°）に対する実施例６に示すコーティング設計の反射率曲線の図である。実施例７に示す着色設計のＣＩＥ−Ｄ６５イルミナント下の１９３１ＣＩＥ（ｘ，ｙ）色座標の角度的な安定性の図である。様々な反射角（０°〜８５°）に対する実施例７に示すコーティング設計の反射率曲線の図である。実施例８に示す着色設計のＣＩＥ−Ｄ６５イルミナント下の１９３１ＣＩＥ（ｘ，ｙ）色座標の角度的な安定性の図である。様々な反射角（０°〜８５°）に対する実施例８に示すコーティング設計の反射率曲線の図である。実施例９に示す着色設計のＣＩＥ−Ｄ６５イルミナント下の１９３１ＣＩＥ（ｘ，ｙ）色座標の角度的な安定性の図である。様々な反射角（０°〜８５°）に対する実施例９に示すコーティング設計の反射率曲線の図である。溶液１（ＡＢＦ／ＩＰＡ／Ｈ_２Ｏ＝３０／１０／６０、エッチング時間１５分）によってエッチングされたガラス、溶液２（ＡＢＦ／スクロース／Ｈ_２Ｏ＝１８／１８／６４、エッチング時間１５分）によってエッチングされたガラス、および未処理のガラスの法線半球透過率測定の図である。法線半球透過率は、両方のエッチングされたガラスに対して約９５％であり、未処理のガラスに対して約９２％である。ＡＢＦベースのエッチング溶液によって構築されたガラス表面のＳＥＭ写真である：（ａ）ＡＢＦ／ＩＰＡ／Ｈ_２Ｏ＝３０／１０／６０、エッチング時間１５分（ｂ）ＡＢＦ／スクロース／Ｈ_２Ｏ＝１８／１８／６４、エッチング時間１５分着色積層グレージングの後ろに接着された熱またはＰＶＴ太陽光システムの取付けに対する可能な変形形態の図である：（ａ）グレージングを重複させた屋根の設置例、（ｂ）住居用の通風孔付きファサードの設置例、（ｃ）ガラスファサードを有する大きい建物への適合例。

コーティング設計の実施例
〔実施例１〕
空気／／１３６ｎｍのＬ／２２２ｎｍのＨ／／ガラス／／２２２ｎｍのＨ／１３６ｎｍのＬ／／空気
ここで、ｎ_Ｈ＝１．５４およびｎ_Ｌ＝１．８である。

〔実施例２〕
空気／／ガラス／／３０ｎｍのＨ／２５ｎｍのＬ／３２０ｎｍのＨ／／ポリマ
ここで、ｎ_Ｈ＝２．４およびｎ_Ｌ＝１．６５である。

〔実施例３〕
空気／／ガラス／／１８５±１２ｎｍのＨ／２５±１２ｎｍのＬ／３５±１２ｎｍのＨ／３５±１２ｎｍのＬ／１３０±１２ｎｍのＨ／／ポリマ
ここで、ｎ_Ｈ＝２．４およびｎ_Ｌ＝２．０である。

〔実施例４〕
空気／／ガラス／／１６０±１２ｎｍのＨ／１３０±１２ｎｍのＬ／６５±１２ｎｍのＨ／２５±１２ｎｍのＬ／７０±１２ｎｍのＨ／１６０±１２ｎｍのＬ／１００±１２ｎｍのＨ／／ポリマ
ここで、ｎ_Ｈ＝２．２およびｎ_Ｌ＝２．０である。

〔実施例５〕
空気／／ガラス／／４５±１２ｎｍのＨ／７０±１２ｎｍのＬ／４５±１２ｎｍのＨ／／ポリマ
ここで、ｎ_Ｈ＝２．０およびｎ_Ｌ＝１．６５である。

〔実施例６〕
空気／／ガラス／／１７５±１２ｎｍのＨ／８５±１２ｎｍのＬ／５０±１２ｎｍのＨ／２５±１２ｎｍのＬ／３００±１２ｎｍのＨ／／ポリマ
ここで、ｎ_Ｈ＝２．４およびｎ_Ｌ＝２．０である。

〔実施例７〕
空気／／ガラス／／１２０±１２ｎｍのＨ／１２０±１２ｎｍのＬ／９５±１２ｎｍのＨ／９０±１２ｎｍのＬ／９０±１２ｎｍのＨ／９５±１２ｎｍのＬ／１００±１２ｎｍのＨ／／ポリマ
ここで、ｎ_Ｈ＝２．０およびｎ_Ｌ＝１．６５である。

〔実施例８〕
空気／／ガラス／／４０±１２ｎｍのＨ／７５±１２ｎｍのＬ／／ポリマ
ここで、ｎ_Ｈ＝２．４およびｎ_Ｌ＝１．６５である。

〔実施例９〕
空気／／ガラス／／５０±１２ｎｍのＨ／９０±１２ｎｍのＬ／６５±１２ｎｍのＨ／５５±１２ｎｍのＬ／／ポリマ
ここで、ｎ_Ｈ＝２．４およびｎ_Ｌ＝２．０である。

Claims

太陽エネルギーシステムを統合するための積層およびエッチングされたグレージングユニットであって、２つの主面によって区切られた基板と、２つの主面によって区切られた多層の干渉フィルタとを含み、前記基板の一方の主面は、入射媒体と接触するように適用され、他方の主面は、前記干渉フィルタの主面と接触し、前記干渉フィルタの他方の主面は、出射媒体と接触するように適用され；前記入射媒体は、屈折率ｎ_ｉｎｃ＝１を有し、前記基板は、５５０ｎｍで１．４５≦ｎ_{ｓｕｂｓｔｒａｔｅ}≦１．６と定義される屈折率ｎ_{ｓｕｂｓｔｒａｔｅ}を有し：前記出射媒体は、５５０ｎｍで１．４５≦ｎ_ｅｘｉｔ≦１．６と定義され；ここで、前記ユニットは、以下の要件が満たされるように設計される、すなわち：
１ａ）昼光照明ＣＩＥ−Ｄ６５下で、ＣＩＥ色座標Ｌ^＊、ａ^＊、およびｂ^＊に従って、
によって与えられる色の飽和度は、灰色および茶色を除いて、法線に近い反射角で８より高く、
１ｂ）法線に近い反射角Ｒ_ｖｉｓにおける可視反射率は４％より高く、
１ｃ）反射角θ_ｒが変動するときの反射の支配色Ｍ_Ｄの主波長λ_ＭＤの変動は、θ_ｒ＜６０°に対して１５ｎｍより小さく、
１ｄ）法線に近い入射における総半球日射透過率は８０％を上回る、前記グレージングユニット。
たとえば酸エッチングなどの化学処理によって得られる光を拡散する粗い外面を含む、請求項１に記載のグレージングユニット。
酸エッチング処理を使用して前記外面の反射防止特性を生じさせ、したがって前記システムの光学特性を強化し：法線入射における光ビームの日射透過率は、未処理の表面よりエッチングされた表面に対して約３％高い、請求項１または２に記載のグレージングユニット。
外面にテキスチャを付けて何らかの起伏を付加し、屋根の応用例の場合はタイルの外観に近づけることが可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
積層グレージングの裏側に任意選択の反射防止コーティングを施して太陽熱の応用例に対してシステムの光学特性を強化し：法線入射における光ビームの日射透過率は、未処理の表面より反射防止コーティングが施される表面で約３％高い、請求項１〜４のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
９０％より高い日射透過率を特徴とし、太陽エネルギーシステムの最大効率に適している、太陽ロールガラス、極白色フロートガラス（鉄含有率は１２０ｐｐｍ未満）、または高分子材料（ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ．．．）を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
ＥＶＡなどのエラストマ架橋ポリマ、ＰＶＢなどの熱可塑性生成物、またはイオノプラスチックポリマ（ｉｏｎｏｐｌａｓｔｉｃｐｏｌｙｍｅｒ）を使用して、ガラスまたはポリマ窓を積層によってともに接合し、ユニットの日射透過率は、０．４〜０．５ｍｍのポリマ厚さに対して９２％より高い、請求項１〜６のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
前記干渉性フィルタは、最高９つの厚さ最高４００ｎｍの誘電体層からなる多層の干渉性スタックであり、波長λが４５０ｎｍ≦λ≦２５００ｎｍの場合、消衰係数ｋ≦０．２によって表される低い吸収率を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
前記干渉フィルタは、５５０ｎｍで１．４５≦ｎ_{ｓｕｂｓｔｒａｔｅ}≦１．６を有するガラスまたはポリマ基板上に堆積され、５５０ｎｍで１．４≦ｎ_Ｌ≦２．２を有する低屈折率材料Ｌと５５０ｎｍで１．８≦ｎ_Ｈ≦２．５を有する高屈折率材料Ｈとに基づく３つの副層によって構成された緑色の反射を有し；概略的な設計は：
空気の入射媒体／／基板／／３０±１２ｎｍのＨ／２５±１２ｎｍのＬ／３２０±１２ｎｍのＨ／／ポリマの出射媒体である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
前記干渉フィルタは、５５０ｎｍで１．４５≦ｎ_{ｓｕｂｓｔｒａｔｅ}≦１．６を有するガラスまたはポリマ基板上に堆積され、５５０ｎｍで１．４≦ｎ_Ｌ≦２．２を有する低屈折率材料Ｌと５５０ｎｍで１．８≦ｎ_Ｈ≦２．５を有する高屈折率材料Ｈとに基づく５つの副層によって構成された緑色の反射を有し；概略的な設計は：
空気の入射媒体／／基板／／１８５±１２ｎｍのＨ／２５±１２ｎｍのＬ／３５±１２ｎｍのＨ／３５±１２ｎｍのＬ／１３０±１２ｎｍのＨ／／ポリマの出射媒体である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
前記干渉フィルタは、５５０ｎｍで１．４５≦ｎ_{ｓｕｂｓｔｒａｔｅ}≦１．６を有するガラスまたはポリマ基板上に堆積され、５５０ｎｍで１．４≦ｎ_Ｌ≦２．２を有する低屈折率材料Ｌと５５０ｎｍで１．８≦ｎ_Ｈ≦２．５を有する高屈折率材料Ｈとに基づく７つの副層によって構成された緑色の反射を有し；概略的な設計は：
空気の入射媒体／／基板／／１６０±１２ｎｍのＨ／１３０±１２ｎｍのＬ／６５±１２ｎｍのＨ／２５±１２ｎｍのＬ／７０±１２ｎｍのＨ／１６０±１２ｎｍのＬ／１００±１２ｎｍのＨ／／ポリマの出射媒体である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
５５０ｎｍで１．４５≦ｎ_{ｓｕｂｓｔｒａｔｅ}≦１．６を有するガラスまたはポリマ基板上に堆積され、５５０ｎｍで１．４≦ｎ_Ｌ≦１．８を有する低屈折率材料Ｌと５５０ｎｍで１．８≦ｎ_Ｈ≦２．５を有する高屈折率材料Ｈとに基づく３つの副層によって構成された青色の反射を有する干渉フィルタを含み；それによって、多層設計は：
空気の入射媒体／／基板／４５±１２ｎｍのＨ／７０±１２ｎｍのＬ／４５±１２ｎｍのＨ／／ポリマの出射媒体に対応する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
５５０ｎｍで１．４５≦ｎ_{ｓｕｂｓｔｒａｔｅ}≦１．６を有するガラスまたはポリマ基板上に堆積され、５５０ｎｍで１．６５≦ｎ_Ｌ≦２．１を有する低屈折率材料Ｌと５５０ｎｍで１．８≦ｎ_Ｈ≦２．５を有する高屈折率材料Ｈとに基づく５つの副層によって構成された黄緑色の反射を有する干渉フィルタを含み；それによって、多層設計は：
空気の入射媒体／／基板／１７５±１２ｎｍのＨ／８５±１２ｎｍのＬ／５０±１２ｎｍのＨ／２５±１２ｎｍのＬ／３００±１２ｎｍのＨ／／ポリマの出射媒体に対応する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
５５０ｎｍで１．４５≦ｎ_{ｓｕｂｓｔｒａｔｅ}≦１．６を有するガラスまたはポリマ基板上に堆積され、５５０ｎｍで１．４≦ｎ_Ｌ≦１．８を有する低屈折率材料Ｌと５５０ｎ
ｍで１．８≦ｎ_Ｈ≦２．５を有する高屈折率材料Ｈとに基づく７つの副層によって構成された黄色がかった橙色の反射を有する干渉フィルタを含み；それによって、多層設計は：
空気の入射媒体／／基板／１２０±１２ｎｍのＨ／１２０±１２ｎｍのＬ／９５±１２ｎｍのＨ／９０±１２ｎｍのＬ／９０±１２ｎｍのＨ／９５±１２ｎｍのＬ／１００±１２ｎｍのＨ／／ポリマの出射媒体に対応する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
５５０ｎｍで１．４５≦ｎ_{ｓｕｂｓｔｒａｔｅ}≦１．６を有するガラスまたはポリマ基板上に堆積され、５５０ｎｍで１．４≦ｎ_Ｌ≦１．８を有する低屈折率材料Ｌと５５０ｎｍで１．８≦ｎ_Ｈ≦２．５を有する高屈折率材料Ｈとに基づく２つの副層によって構成された灰色の反射を有する干渉フィルタを含み；それによって、多層設計は：
空気の入射媒体／／基板／／４０±１５ｎｍのＨ／７５±３０ｎｍのＬ／／ポリマの出射媒体に対応する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
５５０ｎｍで１．４５≦ｎ_{ｓｕｂｓｔｒａｔｅ}≦１．６を有するガラスまたはポリマ基板上に堆積され、５５０ｎｍで１．６５≦ｎ_Ｌ≦２．１を有する低屈折率材料Ｌと５５０ｎｍで１．８≦ｎ_Ｈ≦２．５を有する高屈折率材料Ｈとに基づく４つの副層によって構成された茶色の反射を有する干渉フィルタを含み；それによって、多層設計は：
空気の入射媒体／／基板／／５０±１２ｎｍのＨ／９０±１２ｎｍのＬ／６５±１２ｎｍのＨ／５５±１２ｎｍのＬ／／ポリマの出射媒体に対応する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
ファサードの応用例における安全性のために熱処理（熱強化または完全に焼き戻し）された１つまたはそれ以上のガラス窓（複数可）を含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のグレージングユニット。
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の積層グレージングを含む太陽エネルギーシステム。
熱収集器を含み、ここで、グレージングは該太陽熱収集器に直接接着される、請求項１８に記載の太陽エネルギーシステム。
太陽光グレージングは収集器の枠より大きい、請求項１９に記載の太陽エネルギーシステム。
積層グレージング内に完全に統合された活性のシステム（シリコンセル、ＰＶ薄膜、接点、後方反射器．．．）を有するＰＶシステムを含む、請求項１８に記載の太陽エネルギーシステム。
請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の太陽エネルギーシステムを含む太陽光屋根または建物ファサード。
太陽エネルギーシステムは、グレージングに取り付けられた固定具によって吊るされる、請求項２２に記載の太陽光屋根または建物ファサード。
積層グレージングが重複する、請求項２２または２３に記載の太陽光屋根または建物ファサード。