[发明专利]低温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能利用技术，特别是一种低温太阳能选择性吸收涂层，本发明还涉及该涂层的一种制备方法。

背景技术

1985年清华大学殷志强教授发明了一种太阳能选择性吸收涂层(ZL85100142)，真空管太阳能热水器在中国得到迅速普及，2006年中国的太阳能热水器安装量为1800万m²，保有量为9000万m²，2005年的安装量为全世界的75.8％，使中国成为名副其实的太阳能热利用大国，其中占中国市场90％以上的是真空管集热器。但在国际市场上(除中国以外)，占市场90％的集热器却是平板集热器，对比国内外市场可以发现，中国的真空管太阳能集热器主要用来产生生活热水。每户1～2m²，配一个水箱，但在国外，大部分是热水采暖复合系统，每户约需十几到二十几个m²的集热器，以满足冬季采暖的要求，但到夏季，无采暖需求，光照又好，整个系统能得到的能量高于所需的能量，如果用真空管集热器，真空管的吸收率高，如殷教授的发明α≈0.93，发射率低ε≈0.06(100℃)，整个系统极易过热，对使用者以及系统的安全造成极大的隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种防止系统过热的低温太阳能选择性吸收涂层，当温度过高时，膜层的发射比会快速上升，增加集热器热损，防止系统过热。

本发明另一要解决的技术问题是提出了该涂层的一种制备方法。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种低温太阳能选择性吸收涂层，其特点是：包括在玻璃表面制备厚度0.02～0.06×10^-6m的Al或Cu作为基层、在此基层上沉积厚度0.03×10^-6m～0.15×10^-6m的Ge-C作为红外增透层、在红外增透层的上面再制备Al-N复合吸收材料层。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述的Al-N复合吸收材料层包括吸收层和减反层。

本发明另一要解决的技术问题是公开了该涂层的一种制备方法，其特点是：采用Al作为基层时，利用两靶磁控溅射技术，在一个溅射真空室中安装了Ge和Al两只靶电极，两靶之间有隔离屏，1、首先制作Al基层，在纯氩气Ar环境下，在玻璃管外壁沉积一层Al基层；2、然后通过通气管通入CO或C₂H₂气体，流量为30～50sccm，C和锗Ge沉积在Al基层上形成Ge-C红外增透层；3、然后停止通CO或C₂H₂，再通入N2并逐渐改变N2流量，在红外增透层上形成Al-N复合吸收材料层。

本发明以多靶磁控溅射技术制备的新型太阳能吸收涂层，增加了红外增透层，与现有技术相比，该涂层具有对波长为0.3～2.5μm范围内的太阳长谱优异的吸收特性，更重要的是该吸收涂层的基层具有高的吸收率，对8μm以上的远红外有很好反射作用，但对8μm以下的远红外有很高的透过性，即当真空管内的温度升高到90℃～100℃时，该吸收涂层的发射比会快速上升，增加集热器热损，防止系统过热。

附图说明

图1为本发明的涂层结构简图。

图2为两靶磁控溅射的示意图。

具体实施方式

一种低温太阳能选择性吸收涂层，包括在玻璃表面制备厚度0.02～0.06×10^-6m的Al或Cu作为基层、在此基层上沉积厚度0.03×10^-6m～0.15×10^-6m的Ge-C作为红外增透层、在红外增透层的上面再制备铝氮(Al-N)复合吸收材料层。铝氮(Al-N)复合吸收材料层包括吸收层和减反层。

附图中：1、玻璃内管，2、锗靶，3、CO或C₂H₂通气管，4、真空室，5、Ar和N₂气管，6、铝靶，7、隔离屏，8、减反层，9、吸收层，10、红外增透层，11、铝基层，12、玻璃。

该涂层的一种制备方法是：采用Al作为基层时，利用两靶磁控溅射技术，在一个溅射真空室中安装了Ge和Al两只靶电极，两靶之间有隔离屏，1、首先制作Al基层，在纯氩气环境下，溅射真空室室内的压力10^-2～10^-3P_a，给Al靶加300V的电压，在玻璃管外壁沉积一层Al基层；2、然后通过通气管通入CO或C₂H₂气体，流量为30～50sccm(标准毫升每分钟)，C和锗Ge沉积在Al基层上形成Ge-C红外增透层；3、然后停止通CO或C₂H₂，再通入N₂并逐渐改变N₂流量，形成Al-N/Al选择性吸收涂层，厚度为60～120nm，最后在纯N₂条件下形成Al-N减反层，厚度为30～80nm。