[发明专利]一种宽光谱太阳能吸收涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能吸收涂层及其制备领域，具体涉及一种还原的石墨烯氧化物(RGO)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)低温宽光谱太阳能吸收涂层及其制备方法，属于太阳能热利用技术领域。

背景技术

随着能源与环境问题的日益严峻，太阳能的利用成为各国政府的研究热点，其中，太阳能的光热转换是太阳能利用中应用可行性及前景比较乐观的方式之一，太阳能利用主要有二种形式：光-电，即太阳能电池；光-热，直接利用太阳热辐射。太阳能吸收涂层在太阳光谱范围内具有良好的吸收特性，是直接将太阳能转化为热能的功能薄膜。随着太阳能光热利用需求和技术的不断发展，太阳能光热利用范围在不断扩大。

目前采用半导体涂层如硫化铅、黑镍等材料制备的吸收涂层，制备过程相对复杂，而且对环境存在一定的污染。如胡文旭等(黑镍选择性吸收涂层光学性能研究，陕西师范大学学报，Vol.30 No.4 Dec.2002)制备的黑镍太阳能吸收涂层采用电镀方法制备多层结构，工艺相对复杂，成本较高并且对环境存在污染；Gesheva等(Black molybdenum photothermal converter layers deposited by pyrolytic hydrogen reduction of MoO₂Cl₂，Solar Energy Materials&Solar Cells.2003，76：563-576)利用常压或等离子体化学气相沉积(CVD)由羰基钼和MoO₂Cl₂为前驱体制备Mo_xO_y涂层，此工艺复杂，成本较高。

授权公告号为CN100457973C的中国专利公开了一种提高吸收率的太阳能选择性吸收膜，该太阳能选择性吸收膜包括：反射层；形成在该反射层上的辐射吸收层；形成在该辐射吸收层上的抗反射层；以及形成在抗反射层上的金属薄层，该金属薄层的厚度小于20纳米。该辐射吸收层采用金属-陶瓷复合式吸收层。虽然该太阳能选择性吸收膜的吸收率提高了，但是该太阳能选择性吸收膜制备工艺复杂，制备成本较高，难于工业化大规模生产，也不利于市场化推广。

石墨烯(即还原的石墨烯氧化物)的问世引起了全世界的研究热潮同时石墨烯的应用变得越来越广泛。还原的石墨烯氧化物(RGO)对太阳光谱有着很好的吸收性能。目前有关还原的石墨烯氧化物(RGO)对太阳光谱吸收性的应用研究报道很少，并且还没有报道将RGO应用在太阳能吸收涂层中。

发明内容

本发明提供了一种吸收率高、热稳定性相对较好的宽光谱太阳能吸收涂层。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种宽光谱太阳能吸收涂层，包括红外反射层和覆盖在红外反射层上的吸收层；

所述的红外反射层为加工成镜面的基底；

所述的吸收层由重量百分比5％～20％的还原的石墨烯氧化物和重量百分比80％～95％的乙烯-醋酸乙烯共聚物组成。

将还原的石墨烯氧化物(RGO)掺入到具有良好加工性和耐候性的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中形成复合物，作为吸收层，使得宽光谱太阳能吸收涂层对太阳能具有良好的吸收性。

为了取得更好的发明效果，以下作为本发明的优选：

所述的吸收层的厚度为20μm～200μm，该厚度的吸收层，对太阳能具有更好的吸收性。

所述的加工成镜面的基底为覆盖有铜膜的玻璃片、抛光成镜面的铜片或者抛光成镜面的不锈钢片。将铜片或者不锈钢片进行抛光处理(物理抛光或者化学抛光)达到镜面效果，得到抛光成镜面的铜片或者抛光成镜面的不锈钢片，也可以在玻璃片上经过磁控溅射技术制备铜膜得到覆盖有铜膜的玻璃片。加工成镜面的基底作为基底兼作红外反射层。

所述的还原的石墨烯氧化物可直接选用市售产品。

所述的吸收层由重量百分比10％～12％的还原的石墨烯氧化物和重量百分比88％～90％的乙烯-醋酸乙烯共聚物组成。在该含量的组分下，吸收层的反射率更低，吸收效果更好。

所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物可选用市售的通用牌号。

本发明还提供了一种宽光谱太阳能吸收涂层的制备方法，操作方便，制作工艺简单，生产周期短。

所述的宽光谱太阳能吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：

将基底加工成镜面后，再用还原的石墨烯氧化物和乙烯-醋酸乙烯共聚物采用溶剂刮膜法或熔融压制法制备吸收层，得到宽光谱太阳能吸收涂层。