[发明专利]辐射选择性吸收体涂层和具有辐射选择性吸收体涂层的吸收体管

说明书

技术领域

本发明涉及根据本专利权利要求1的前序部分的辐射选择性吸收体涂层。本发明还涉及具有此种辐射选择性涂层的吸收体管，和涉及使用此种吸收体管操作抛物槽集热器的方法。

背景技术

常用的吸收体涂层由以下层构成：在红外范围内是反射性的并且被施加在基底上的层，所述基底尤其是金属管，在太阳光谱范围内具有高吸收性的金属陶瓷层和施加在所述金属陶瓷层上的保护层，该保护层被称为抗反射层并且由于所述金属陶瓷层的高折射率而被提供用于降低在所述金属陶瓷层上的表面反射。

主要的努力是要实现尽可能高的能量收益。所述能量收益还尤其取决于吸收率α和发射率ε的系数，总是力求使所述吸收体涂层有高的吸收率(α＞95％)和低的发射率(ε＜10％)。

另外，所述集热器的效率由其运行时的温度来确定。考虑到这一点，希望有尽可能高的温度。然而与此相反，所述吸收体涂层的层系统的耐用性却随着操作温度的升高由于老化和/或扩散过程而降低，因而，例如，所述金属陶瓷层的吸收性能和在红外范围内是反射性的层的反射性能可能显著地降低。

在Michael Lanxner和Zvi Elgat在SPIE第1272卷，Optical Materials Technology for Energy Efficiency and Solar Energy Conversion IX(1990)，第240至249页，所著的标题为“用于高应用温度的太阳光选择性的吸收体涂层，由等离子溅射产生(Solar selective absorber coating for high service temperatures，produced by plasma sputtering)”的论文中描述了一种施加在钢基底上的吸收体涂层，该涂层包含由SiO₂组成的抗反射层、金属陶瓷层和在红外范围内是反射性的钼层，由Al₂O₃构成的扩散阻挡层布置在所述在红外范围内是反射性的层和所述基底之间。在这样的层系统内，存在应力，该应力具有粘附性降低效应或导致所述层系统的破坏和结块。

DE 102004010689B3公开了一种吸收器，它包括辐射选择性吸收体涂层，该涂层具有金属基底、扩散阻挡层、金属反射层、金属陶瓷层和抗反射层。所述扩散阻挡层是由所述金属基底的氧化组分构成的氧化物层。

钼通常用于在红外范围内是反射性的层。然而，钼层的反射性能不是最佳的，所以希望使用更好的反射性材料。

已知的吸收体管的操作温度在真空中是300-400℃。由于前面所列的原因，主要的努力是要进一步提高所述操作温度，但并不影响例如所述金属陶瓷层的吸收性能和所述在红外范围内是反射性的层的反射性能。

这样的努力总结在C.E.Kennedy的“中至高温的太阳光选择性吸收体材料的综述(Review of Mid-to High-Temperature Solar Seletive Absorber Materials)，Technical Report of the National Renewable Energy Laboratory(国家可再生能源实验室的技术报告)，2002年7月出版”中。其公开了一种层构造，该层构造由ZrO_xN_y或ZrC_xN_y吸收层和在IR范围内是反射性的Ag或Al层组成，所述层构造由于Al₂O₃扩散阻隔层的引入而具有改进的在空气中的热稳定性。此外还确定的是所述红外反射层在降低的压力下的热稳定性可以通过在该层下引入扩散阻挡层而被改善。对于这种阻挡层，提出了Cr₂O₃、Al₂O₃或SiO₂作为所述层材料。希望使银反射层的稳定性达到最高至500℃。

然而，这没有结束对更耐用并同时改善了吸收率和发射率的层的追求。

因此，DE 102006056536A1描述了辐射选择性吸收体涂层，该涂层包含至少两个阻挡层，布置在其上的并在IR范围内是反射性的层，布置在所述反射层之上的吸收层，并包含布置在所述吸收层之上的抗反射层，所述辐射选择性吸收体涂层具有高太阳光吸收率和低的热发射率。虽然这种吸收体涂层的粘附性是足够的，但是它仍需要改进。

发明内容