[发明专利]一种菲涅尔式太阳能热发电用选择性吸收涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能热发电用选择性吸收涂层及其制备方法，尤其是关于一种菲涅尔式太阳能热发电用选择性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

太阳能是世界公认的潜力巨大的清洁能源,将太阳能作为一种能源和动力加以利用，人类已经有300多年的历史。近年来，尤其是进入21世纪以来，随着常规化石能源的日见枯竭，太阳能作为一种清洁无污染而又来源巨大的能源，逐渐成为新能源研发的重点，世界各国对新能源的开发和利用投入了大量的人力和物力。

目前世界上太阳能发电分为光伏发电和聚热发电两种方式。经过世界上各国的持续研究，光伏发电已经形成成熟技术，而聚热发电还处于起步阶段。但是光伏发电成本高、转化率低、存储条件苛刻；太阳能热发电就是通过聚光集热器聚焦太阳直射光，将太阳能聚集起来产生高温热能，加热真空集热管里面的工质，产生高温，再通过换热设备加热水产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。目前热发电形式主要有塔式，碟式，槽式三种，但是这三种形式的太阳能热发电系统都有着不同的缺点：（1）塔式太阳能制作成本高，尤其是跟踪系统对环境的要求比较高，每提高一点的跟踪精度，其成本成倍的提高；（2）碟式太阳能热发电系统的吸收器容易损坏，寿命短；（3）槽式太阳能热发电系统集热面积小，集热温度低，很难普及至民用建设。皇明太阳能股份有限公司创造出了一种低成本、高聚光率、占地小、结构简单的热发电方式----菲涅尔热发电技术。

皇明太阳能股份有限公司CN101660117B公开了一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，但其仅适用于中低温度环境；发明专利CN1056159A公开了一种AlN_xO_y选择性吸收涂层，但该涂层以Al作为吸收层中金属成分，因Al原子容易迁移和发生化学反应，造成吸收层组分变化，涂层光学性能发生衰变，仅能在真空环境中使用。因此，如何选择耐高温材料，设计合理的涂层结构，适用非真空环境，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种菲涅尔式太阳能热发电用选择性吸收涂层。

本发明另一目的是提供菲涅尔式太阳能热发电用选择性吸收涂层的制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种菲涅尔式太阳能热发电用选择性吸收涂层，选取不锈钢作为基体材料，所述涂层从基体至表面依次为阻挡层、红外反射层、吸收层、减反层。

所述阻挡层是由不锈钢基体经热处理生成的氧化物膜构成，厚度为50~200nm。

所述红外反射层由Mo-Ni-SS合金膜构成，其中Mo、Ni、SS的质量百分数比为90%:5%:5%，Mo-Ni-SS合金膜的厚度为50~250nm。

所述吸收层包括厚度均为20~100nm的第一亚吸收层和第二亚吸收层；两个亚吸收层结构，均为Ni-SiO₂膜；所述第一亚吸收层Ni体积百分比为30~70%，第二亚吸收层Ni体积百分比为20~40%；

所述减反层为厚度均为20~60nm的双减反层，依次为第一减反层TiO₂和第二减反层SiO₂。

一种菲涅尔式太阳能热发电用选择性吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将不锈钢基体在空气中热处理后在其表面得到氧化物膜作为阻挡层；

步骤2、以Ar气为反应气体，通过Mo-Ni-SS合金靶，采用直流磁控溅射法制备红外反射层Mo-Ni-SS合金膜；

步骤3、以Ar和O₂混合气体作为反应气体，通过Ni靶和Si靶，采用直流磁控溅射法制备第一亚吸收层Ni-SiO₂薄膜；

调整Ni靶电流，采用中频磁控溅射法制备第二亚吸收层Ni-SiO₂薄膜；

步骤4、以Ar和O₂混合气体作为反应气体，通过Ni靶，采用直流磁控溅射法制备TiO₂减反膜；

通过Si靶，采用直流磁控溅射法，以Ar和O₂混合气体作为反应气体，制备SiO₂减反膜。

所述步骤1中热处理温度为500~700℃，时间为10~30min。

所述步骤2中溅射前将真空抽至3×10^-3Pa以下，Mo：Ni：SS合金靶的电流为0.5~0.8A，溅射电压为350-450V，溅射气压为1.5~3.5×10^-1Pa。