[发明专利]一种金属-介质多层结构颜色可调的太阳光热吸收涂层

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光热转换材料、太阳能集热器领域，具体是指一种金属-介质多层结构颜色可调的太阳光热吸收涂层。

背景技术

太阳能作为理想的可持续清洁能源受到了人们的密切关注。目前对太阳能的利用主要体现在光热、光电和光化学转换等方面。太阳能光热转换最直接的方法是利用高太阳光吸收和低热发射的太阳能集热器。太阳能集热器的表面通常采用涂上黑色的吸收涂层来达到对太阳能吸收率的最大化，但是表面黑色的集热器在与建筑物一体化的过程中受到了限制，因为相比于黑色的太阳能集热器，85%的居民更喜欢彩色的太阳能集热器。所以，拥有一个美丽外观的太阳能集热器不仅在实现与建筑一体化过程中扮演了十分重要的角色，而且在推动太阳能集热器大面积使用上也起到了很好的推动作用。针对这一情况，本发明提出一种金属/介质多层结构颜色可调的太阳光热吸收涂层。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种金属/介质多层结构的太阳光热吸收涂层。

本发明的目的之二是提供一种颜色可调的太阳光热吸收涂层制备方法。

本发明提供的太阳光热吸收涂层具有太阳能吸收率高，红外热发射率低，光热转换效率高，涂层颜色可调，制备工艺容易控制，生产成本低的特点，特别适用于与建筑物一体化的太阳能集热器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种金属-介质多层结构颜色可调的太阳光热吸收涂层，涂层由金属/介质和衬底构成，且自下而上分别为衬底、红外反射层、吸收层和减反层叠合而成，其中：

所述的减反层位于涂层的最上面，是由氮化铝膜、氧化铝膜或氧化硅膜中的一种构成，涂层厚度为2到100纳米。通过改变减反层的厚度可调节涂层颜色。

所述的吸收层，位于减反层之下，共有2～7层，自上而下第一层为金属涂层，分别由钛或铬中的一种金属涂层和氮化铝、氧化铝或氧化硅中的一种介质涂层交替镀制而成。

所述的红外反射层位于吸收层之下，为单层结构。红外反射涂层是铜、铝或银涂层中的一种，厚度范围为120到200纳米。

所述的衬底位于红外反射层之下，是由石英片、铜片、铝片或不锈钢片构成。

本专利所述的一种金属-介质多层结构颜色可调的太阳光热吸收涂层可通过磁控溅射镀制。制备过程如下：

1、在石英片、铜片、铝片或不锈钢片构成的衬底上镀制一层红外反射层，其制备方法直接采用金属铜、金属铝、金属银靶进行溅射镀制。涂层厚度范围为120到200纳米，太薄会影响太阳能吸收率和发射率，太厚会降低与衬底间的附着能力。

2、在红外反射层上交替镀制金属涂层和介质涂层作为吸收层，且自上而下第一层为金属涂层。金属涂层是钛膜或铬膜，膜层厚度范围为2到30纳米。其制备方法直接采用金属钛或金属铬靶进行溅射镀制。介质涂层是氮化铝膜、氧化铝膜或氧化硅膜，膜层厚度范围为10到100纳米。氮化铝膜采用金属铝靶，以氮气作为反应气体进行反应溅射；或者采用氮化铝靶直接进行溅射镀制。氧化铝膜采用金属铝靶，以氧气作为反应气体进行反应溅射；或者采用氧化铝靶直接进行溅射镀制。氧化硅膜采用硅靶，以氧气作为反应气体进行反应溅射；或者采用氧化硅靶直接进行溅射镀制。

3、在吸收层上镀制一层减反层，减反层是氮化铝膜、氧化铝膜或氧化硅膜，膜层厚度范围为2到100纳米。通过调节减反层的厚度调节涂层的颜色。氮化铝膜采用金属铝靶，以氮气作为反应气体进行反应溅射；或者采用氮化铝靶直接进行溅射镀制。氧化铝膜采用金属铝靶，以氧气作为反应气体进行反应溅射；或者采用氧化铝靶直接进行溅射镀制。氧化硅膜采用硅靶，以氧气作为反应气体进行反应溅射；或者采用氧化硅靶直接进行溅射镀制。

本发明的有益效果为：该太阳光热吸收涂层制备方法简单、成本低、易于工业化。在保持太阳光热吸收涂层具有高太阳光吸收率和低红外热发射率的前提下，实现涂层颜色多样化，满足市场对太阳能集热器个性化需求，具有很好的市场前景。

本发明专利的太阳光热吸收涂层，具有太阳能吸收率高，红外热发射率低，光热转换效率高的特点，通过改变吸收层中的金属涂层或介质涂层的层数和厚度组合，或改变减反层的厚度来实现吸收涂层颜色多样化。从而实现吸收涂层的颜色与建筑物的外观相匹配。

附图说明

附图1是本发明的金属/介质多层结构颜色可调的太阳光热吸收涂层结构示意图。

附图2本发明实施例1所述的一种紫色太阳光热吸收涂层的反射谱图。

附图3本发明实施例2所述的一种黄绿色太阳光热吸收涂层的反射谱图。

附图4本发明实施例3所述的一种蓝色太阳光热吸收涂层的反射谱图。