[发明专利]选择性吸收涂层

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光热技术领域，涉及一种选择性吸收涂层。 

背景技术

太阳能集热器是一种技术成熟、应用广泛的可再生能源产品，在全球很多国家得到了广泛的应用，在提供热水供应、提高人民的生活水平、减少常规能源消耗等方面发挥了巨大作用。在我国、希腊、以色列等国家，太阳能集热器主要供应生活和沐浴热水；在欧洲、澳大利亚等国家，太阳能热水系统主要是作为辅助热源与常规能源系统联合运行，既能供应生活和洗浴热水，还为建筑供暖；在美国，太阳能集热器主要是用于游泳池加热。目前成熟的太阳能集热器主要有太阳能真空集热管集热器、平板型太阳能集热器。 

太阳能真空集热管是太阳能真空集热管集热器的集热元件，接收太阳能并转化为热能的关键部件，其优点是真空夹层使对流热损失几乎为零。从太阳能真空集热管的材料来看可分为两类，一类是全玻璃真空太阳能集热管，另一类是玻璃-金属（或全玻璃）太阳能真空集热管。目前全玻璃真空太阳集热管在国内属最大面积的光热吸热元件。全玻璃真空太阳集热管是利用水在不同温度下的不同比重无动力循环传递能量的管状太阳能集热器件，由玻璃罩管、涂有太阳选择性吸收涂层的玻璃内管、蒸散型吸气剂和支撑件等构成。 

全玻璃真空太阳集热管太阳能热水器在一天的工作过程中，从早晨日出开始升温，吸收太阳能辐照量大于热量损失，辐射能量及其它热量损失，辐射能量占热量损失的主要部分，大约下午两三点温度达到最高点。傍晚后吸收太阳能辐照量小于热量损失，尤其是小于辐射能量，全玻璃真空太阳集热管太阳能热水器开始降温，根据黑体辐射定律，辐射能量与绝对温度的四次方成正比，因而温度越高降温越快。则采用选择性吸收膜层的红外辐射率越小，能量浪费就越少。 

在业已公开的专利文献中，例如专利号为201120528310.2，名称为：一种太阳能选择性吸收涂层，其特征是：包括沿远离玻璃基材的方向依次设置的由Al薄膜粘结层或AlN薄膜粘结层、Cu薄膜红外发射层、SS-N-Al薄膜复合吸收层、Al薄膜减反层；其厚度依次为5～20nm、25～40nm、60～140nm、60～180nm；且所述SS-N-Al薄膜复合吸收层由沿着远离玻璃基材的方向且按照金属成分含量由高到低依次设置的高吸收亚层、中吸收亚层、低吸收亚层组成。该种涂层抗烘烤性能强，优选适用在真空中温工作，物理化学性能可靠，且制备工艺容易控制，生产成本低。该涂层可应用于全玻璃真空集热管吸收涂层或其他真空系统选择性吸收涂层。该专利申请未能解决在保障高效吸收的前提下，尽量减少高温状态下的热量损失。 

又如专利号为01138135.3，发明名称为：一种太阳光谱选择性吸收涂层,涉及太阳能集热器技术领域。包括反射层，吸收层，减反射层，其特征在于吸收层是以钛及合金铝为阴极在氮气、空气、氮气+氧气气氛中溅射而成的铝氮+钛氮－铝钛[(AlN+TiN)－AlTi]膜及铝氮氧+钛氮氧－铝钛[(AlNO+TiNO)－AlTi]膜,其减反射层为铝氮+钛氮(AlN+TiN)膜及铝氮氧+钛氮氧(AlNO+TiNO)膜。该发明制备的太阳光谱选择性吸收涂层在大气状态下经350℃，250小时，或400℃，50小时，或450℃，80小时烘烤后，其太阳吸收比α都可达0.93以上，发射率ε=0.06～0.10（80℃）。该专利同样未能够提供一种吸收性能高、热损低的选择性吸收涂层。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的选择性吸收涂层存在的缺陷提供一种吸收性能高、热损低的选择性吸收涂层。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

选择性吸收涂层，其特征在于，包括基体，及沿远离基体方向依次设置的金属层、吸收层、表层电介质层，所述金属层覆盖于基体上，所述吸收层至少覆盖金属层能够被太阳直射的区域，所述表层电介质层至少覆盖住吸收层。 

优选地，所述选择性吸收涂层还包括粘结层，所述粘结层位于基体与金属层之间。 

优选地，所述粘结层的材质为铝及铝的氮化物或氧化物、或者硅以及硅的氮化物或氧化物，所述粘结层厚度为1-20nm。 

优选地，所述金属层的材质为铝、铜或银，厚度为30-100nm。 

优选地，所述吸收层的材质为铝及铝的氮化物或氧化物、钛及钛的氮化物或氧化物、或者不锈钢，金属原子与氮化物或氧化物的摩尔量比为0-1。 

优选地，所述吸收层为具有多层，厚度为50-150nm。 

优选地，所述表层电介质层的材质为铝氮化物或氧化物、钛的氮化物或氧化物或者硅的氮化物或氧化物，厚度为30-70nm。