[发明专利]太阳光谱选择性吸收涂层

说明书

技术领域

本发明属于太阳能集热器技术领域，特别涉及利用磁控反应溅射真空镀膜技术制备的太阳光谱选择性吸收涂层。

背景技术

选择性吸收涂层由三部分组成：底部的红外高反射(即红外低发射)层材料，如金、银、铜、铝等；中间部分是吸收层，该层对太阳辐射有强烈吸收作用；最上面是减反射层，用来减少表面对入射太阳光线的反射，提高表面的吸收性能。太阳光谱选择性吸收涂层可以设计成由多层光学性能渐变的薄膜构成，也可以利用干涉原理进行设计。太阳光谱选择性吸收涂层被用于太阳能集热元件中，如平板集热器和真空管集热器中。用于前者时涂层在大气状态下工作，用于后者时在真空状态工作。选择性吸收涂层吸收的太阳辐射能靠传热介质带走。

美国专利US339.484涉及到的选择性吸收涂层是在玻璃上先溅射沉积一层红外高反射的铜膜，然后沉积不锈钢一碳化物为吸收层，该涂层太阳吸收比(AM2)α≈0.92，发射率ε≈0.05(100℃)。

中国发明专利CN1056159A涉及的是一种AlN_xO_y选择性吸收涂层，制备时以单个的铝材作阴极，使用氩气、氮气、氧气三种气体，该涂层太阳吸收比α≈0.90～0.94，红外发射率ε＝0.07～0.12。

中国发明专利CN1077018A涉及的是铝-碳吸收层，铝-氮为减反射膜的选择性吸收涂层。制备时也是单个的铝阴极，通入的气体是氩气、氮气、甲烷(或乙炔)三种，其中的甲烷(或乙炔)是可燃气体，太阳吸收比α＝0.92～0.95，发射率ε＝0.05～0.07(80℃)。

中国发明专利CN85100142.4涉及的是一种铝-氮(或铝-碳-氧)选择性吸收涂层，用单个铝阴极，活性气体是高纯氮气(一氧化碳)，太阳吸收比α≈0.93，发射率ε≈0.06(100℃)。

发明内容

本发明的目的是提供一种在大气状态下具有高稳定性的铝氮+钛氮-铝钛/铝钛[(AlN+TiN)-AlTi/AlTi]及[(AlNO+TiNO)-AlTi/AlTi]太阳光谱选择性吸收涂层。

本发明提出的一种太阳光谱选择性吸收涂层，包括反射层，吸收层，减反射层，其特征在于所述吸收层是以钛及合金铝为阴极在氮气、空气、氮气+氧气气氛中溅射而成的铝氮+钛氮-铝钛[(AlN+TiN)-AlTi]膜及铝氮氧+钛氮氧-铝钛[(AlNO+TiNO)-AlTi]膜。所述的减反射层为铝氮+钛氮(AlN+TiN)膜及铝氮氧+钛氮氧(AlNO+TiNO)膜。所述的吸收层的厚度为0.15×10^-6m至0.4×10^-6m。所述的减反射层厚度为0.04×10^-6m至0.2×10^-6m。

本发明制备的太阳光谱选择性吸收涂层在大气状态下经350℃，250小时，或400℃，50小时，或450℃，80小时烘烤后，其太阳吸收比α都可达0.93以上，发射率ε＝0.06～0.10(80℃)。

附图说明

图1为本发明的一种太阳光谱选择性吸收涂层结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明太阳光谱选择性吸收涂层的结构及制备过程。图1为本发明的一种太阳光谱选择性吸收涂层结构示意图，包括基体1，红外高反射层2，吸收层3，减反射层4。本发明以玻璃或光亮金属为基体材料1，钛及合金铝(国产LY11～13)为阴极，钛：铝＝0.01～0.90。在纯氩气气氛下溅射沉积厚度大于0.09×10^-6m红外高反射的钛+铝膜作底层材料2；通过控制通入氮气或空气或氮气+氧气的量进行反应溅射制备吸收层3，随氮气或空气或氮气+氧气的量的增加吸收层材料中纯金属钛和铝含量逐渐减少，即膜层的折射率和消光系数逐渐减小，当膜内钛和铝含量为零时，即是膜系的减反射层4。吸收层3厚度0.15×10^-6m至0.4×10^-6m；减反射层厚度0.04×10^-6m至0.2×10^-6m。

本发明制备的太阳光谱选择性吸收涂层在大气状态下经350℃，250小时，或400℃，50小时，或450℃，80小时烘烤后，其太阳吸收比α都可达0.93以上，发射率ε＝0.06～0.10(80℃)。