[发明专利]多层金属介质薄膜干涉型太阳能集热管

说明书

技术领域

本发明为适合中高温条件下工作的多层金属介质薄膜干涉型太阳能集热管，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

太阳能热利用领域，当前的发展重点是工作温度超过400℃的中高温集热管，主要用于热发电。

中高温集热管中，当工作温度达到400℃时，目前常用的金属陶瓷为吸收层的集热管的发射比太高，一般超过0.1，即使采用聚光系统，光热转换效率仍然不高，一般低于90％。对于热发电，即使转换效率提高一个百分点，其实际意义也是非常重大的。寻找发现新的材料或结构，才能使光热转化效率有实质性提高。

早年曾经有过干涉型金属/介质光吸收层方面的研究，只采用一个金属吸收层，工作于100℃以下的低温条件，有较好的光热转化效率，但300℃以上的中高温条件下，并不理想。近年来集热管吸收涂层几乎全部为金属陶瓷材料，表现出较好的综合性能，但仍存在中高温条件下转化效率低的问题。

发明内容

针对太阳能中高温热利用中存在的问题，本发明提出一种集热管，可以在400℃的工作温度下达到高的光热转化效率。

多层金属介质薄膜干涉型太阳能集热管，由玻璃或金属内管、玻璃外管密封组成，内管外表面上设置阳光吸收层。本发明的技术特征在于，所述的阳光吸收层为从内到外依次交替沉积的金属和介质薄膜构成，其中最内层可为金属薄膜，最外层为介质薄膜，总共包含3层金属薄膜和3层介质薄膜。靠近集热管内管的金属薄膜的厚度大于外层金属薄膜的厚度。

所述的金属薄膜材料包括钼、钨、铬、钒、铌、钽、钛、锆、铁、钴、镍等单质或这些金属之间的合金，也包括上述这些金属与铜、银、金、镁、铝之间的合金。

所述的介质薄膜材料包括氧化铝、氮化铝、氮氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。

与已有技术相比，本发明结构简单，材料普通，工艺过程也容易控制，工艺成本不高，适合大规模生产。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进一步进行说明。

实施例1：

反应磁控溅射制备太阳能集热管内管，该内管采用不锈钢管，长度为4.3米，有效溅射薄膜长度为4米。真空系统中设置三个圆柱型靶，靶材分别为铝、钼和铜。在纯氩气氛或氩气/氧气气氛下交替沉积钼薄膜和氧化铝薄膜，依次为：100纳米厚的钼、35纳米厚的氧化铝、30纳米厚的钼、30纳米厚的氧化铝、15纳米厚的钼、70纳米厚的氧化铝。该光吸收层的阳光吸收比为0.95，400℃时的红外发射比小于0.08，100倍聚光条件下的光热转化效率超过90％。

实施例2：

反应磁控溅射制备太阳能集热管内管，该内管采用不锈钢管，长度为4.3米，有效溅射薄膜长度为4米。真空系统中设置三个圆柱型靶，靶材分别为铝、钼和铜。在纯氩气氛或氩气/氧气气氛下交替沉积金属薄膜和氧化铝薄膜，依次为：5纳米厚的钼、100纳米厚的铜、40纳米厚的氧化铝、10纳米厚的钼、20纳米厚的氧化铝、10纳米厚的钼、70纳米厚的氧化铝。该光吸收层的阳光吸收比为0.95，400℃时的红外发射比小于0.08，100倍聚光条件下的光热转化效率超过90％。