[实用新型]黑钢太阳集热管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有以多阴极磁控溅射镀膜技术制备的、多种复合材料组成的、具有较长寿命的太阳能选择性吸收涂层的黑钢太阳集热管，属于太阳能光热转换利用领域。

背景技术

随着人类科学技术的发展和生产力水平的提高，能源短缺的问题逐渐暴露出来。传统能源如石油、天然气等的日益枯竭，限制了人类的继续发展和进步。在全球性能源紧张的新形势下，开发太阳能既经济又环保，是缓解能源紧张的新途径。

太阳能选择性吸收涂层用于吸收入射的太阳辐射，并通过金属和微小粒子的谐振光谱转换作用将其转换为热能。集热管的选择性吸收涂层应能能承受较高温的温度，并能长期稳定工作，在太阳能光谱范围内（波长0.3~2.5 μm）具有较高的吸收比，同时在红外光谱范围内（波长为2.5~5.0 μm）保持较低的热发射比。

目前国内应用较广的是中国专利CN85100142公开的Al-N/Al渐变膜，该涂层的特点是，采用单只Al靶直流磁控溅射镀膜，涂层的吸收率可达α≈0.92，发射率ε≈0.06（80℃）。但其采用渐变结构，涂层的发射率较高，且涂层的耐温能力较差。

现在应用于太阳能热利用行业的太阳能选择性吸收涂层，多采用多阴极磁控溅射系统制备两层吸收层的干涉膜结构，两层膜之间因金属成份的配比不同而互相产生干涉作用，实现了比渐变膜更高的吸收比和更低的发射比，典型的是利用溅射法镀制Cu/SS-AlN/AlN选择性吸收涂层，如中国专利号为96102331.7的专利，其吸收比α≈0.92，发射率ε≈0.05（100℃），但由于AlN沉积率较低，镀膜时间较长。

当前国内大部分生产厂家使用的集热管封离技术仅限于在室温下人工封离，因此封离时的夹层真空显示和集热管正常使用时（约100℃）夹层内的真空度差距很大，呈“虚高”态势，并不能保证集热管使用过程中的真空品质；且人工封离因个人技能及熟练程度不同易产生批次质量差异等不良现象，不能保证集热管批量生产的质量稳定性。

发明内容

为了提高当前太阳能选择性吸收涂层的性能、提高溅射效率、缩短生产周期、降低生产成本、保证集热管真空品质和改善集热管的外观质量，本实用新型提供了一种结构稳定的，具有黑色外观、多种复合材质组成的、具有较长寿命的太阳能选择性吸收涂层的集热管。

本实用新型是这样制作完成的：

一种黑钢太阳集热管，包括主要由内玻璃管和罩玻璃管构成的玻璃真空管和以内玻璃管为基体的选择性太阳能吸收涂层，其特征在于：所述选择性太阳能吸收涂层包括依次镀制的纯金属底层、吸收层、和减反射层,其中上述纯金属底层是以Cu靶为溅射阴极的非反应溅射工艺镀制的结构层;减反射层是以AL为溅射阴极在匹配量的氮气、活性气体、和氩气条件下镀制的ALN_XC_YH_Z多组分均质介质膜。

本实用新型实施例中，所述吸收层是以SS靶和SS靶为溅射阴极在匹配量的活性气体、和氩气同时溅射沉积而成的SS-SS C_XH_Y金属-陶瓷型选择性吸收膜。

本实用新型实施例中，所述吸收层是由高金属体积比吸收层和其上层的低金属体积比吸收层构成。

本实用新型实施例中，活性气体为甲烷或乙炔。

本实用新型实施例中，金属底层厚度不小于0.15×10^-6m, 吸收层厚度0.06×10^-6m-0.15×10^-6m. ,减反射层厚度0.05×10^-6m-0.1×10^-6m。

本实用新型实施例中，还包括位于封接端的支架，并在支架上设有吸气剂，且在封接端内侧面设有吸气镜面。

还包括位于罩玻璃管侧壁上的用于检测真空夹层真空度的真空规管。

本实用新型的有益效果：

1、该涂层采用Cu作为金属底层并配合以吸收层，减反层采用Al在氩气、活性气体、氮气中共同反应溅射ALN_XC_YH_Z多组分均质介质膜，与传统Al-N/Al、SS-C/Cu等渐变涂层相比相比，该涂层采用双层干涉涂层，有效的降低了发射比，相比Al减反层缩短了50-60%；

2、Al与碳氢反应较Al-N介质膜沉积速率明显提高，且镀膜过程工艺更易于控制，同时提高了涂层的折射率，消光系统较a-CH薄膜好；