[发明专利]真空集热管以及制造该真空集热管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于射入太阳光的真空集热管，其至少具有两个彼此同轴排列的管，这些管形成抽真空的封闭空间，以及制造该真空集热管的方法。

背景技术

真空集热管应当尽可能有效地射入光线，转化成热量，并将产生的热量导入热载体介质。

根据现有技术，已知不同的解决方案，例如可以进一步改善在真空集热管的吸收器中的光射入。

例如DE 298 01 531 U1描述了一种具有上述特征的双壁真空集热管。其是以如下方式设计的，内管的外壁设置有选择性吸收光线的涂层。在此，将热量从内管的外侧上的吸收层传递至直接流经内管的内侧的热载体介质。

DE 100 33 240 A1描述了一种用于太阳能设备的真空管，其包含具有部分反射面的抽真空的透明圆柱体，其中将至少一个吸收管与反射面相对地设置在透明圆柱体的中点。此外，还可以在吸收管上设置至少一个吸收器凸起部(Absorberfahne)。该排列方式应当实现改善的太阳能产率。没有提及吸收层。

在ESTEC节能技术有限公司的网站上以及在Optimuzz 7lslas S.L。公司的信息页中描述了在真空净室的内部利用溅射将高度选择性的吸收涂层施加在玻璃表面上。在管的内部，将360°旋转的铜质吸收器与壁直接紧邻地设置，由此应当实现良好地将玻璃的热量传递至吸收器。通过圆形环绕的吸收器及位于其下方的由高光泽度抛光的铝制成的镜面，入射角是独立的，由此改善了光射入。

已知的用于光射入的解决方案虽然带来了改善，但仅是以技术复杂性实现的。

最年来，对于不同材料的纳米结构，检验了其特性及其应用可能性。

Nano Lett.，Vol.8，No.5，2008，1501～1505报道了在设置在一个基底上的晶核层上由溶液在低温下生长的ZnO纳米结构作为太阳能电池中有效的抗反射层，以改善在结构元件的活性区域内的光射入。

在NREL/TP-520-31267，2002年7月，技术报告“Review of Mid-to High-Temperature Solar Selective Absorber Materials”中，描述了在接近黑体的吸收器上的选择性透射太阳光的涂层，其由高度掺杂的半导体材料如SnO₂:F、SnO₂:Sb、In₂SO₃:Sn或ZnO:Al形成。此外，还描述了传统真空管集热器的吸收涂层通常由三个不同的功能层组成：一个金属红外反射层、一个吸收太阳光的层及一个抗反射层。该金属红外反射层应当减少散热。该抗反射层减少反射损失。将由吸收层吸收的太阳能通过红外反射金属层和玻璃导入位于玻璃管中的水中。

在Chem.Mater.2005，17，1001～1006中，采用了一种用于制造ZnO纳米管的两步方法，其中首先利用ALD(原子层沉积)在任意的基底上沉积均匀的晶核层，随后在其上在水溶液中生长二维ZnO纳米小棒。

Appl.Phys.Lett.92，161906(2008)描述了一种在Zn(NO₃)₂和HNO₃的水溶液中利用电沉积以高的内部探测量子效率制造ZnO纳米小棒的单步方法。

现在，本发明的目的是提供另一种真空集热管，其具有与太阳光的入射角无关的光射入，其制造过程的复杂性较低，及其制造方法。

发明内容

该目的是通过权利要求1的特征实现的。

在此，对于前述类型的真空集热管，根据本发明以吸收光线的方式形成内管，及在其上于外部设置有TCO(透明传导氧化物)层及在其上设置有由垂直浮装的ZnO纳米小棒组成的层。该具有TCO层和浮装的ZnO纳米小棒的吸收性内管根据本发明形成真空管的选择性吸收器。该选择性吸收器具有高的吸收性和低的散发性。

用于光射入的由浮装的ZnO纳米小棒组成的系统表现出对于太阳光的高透射率以及低的整体反射率。太阳光直接射入吸收管中，并将热量传递至位于内管中的水。该系统发挥真空管集热器的太阳光选择性吸收元件的作用。

通过根据本发明的排列方式提供一种解决方案，利用该方案可以复杂性较低的方式代替上述的层序列：金属红外反射层、吸收太阳光的层及抗反射层。

除了浮装的ZnO纳米小棒的已述的特性，高的透射率以及低的散发性，位于其下方的TCO层发挥红外反射层的作用，并由此减少散发热辐射。