[发明专利]一种太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能设备技术领域，尤其涉及一种太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，具体涉及一种用于制备高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法。

背景技术

随着可持续经济发展趋势日益增强，对清洁能源的需求越来越迫切。和众多能源相比，太阳能可以说是纯天然无污染绿色能源。在太阳能热利用装置中，首先要将太阳辐射能转换成热能，实现此转换的器件称为太阳集热器。无论哪种形式和结构的集热器，都要有一个用来吸收太阳辐射的吸收部件，如太阳能集热管。太阳光谱选择性吸收涂层的吸收和发射性能决定了太阳能集热管的热效率。为了获得更好的吸收效果，我们要求吸收部件的吸收表面在最大限度地吸收太阳辐射的同时，尽可能减小其辐射热损。获得这种吸收效果的表面的涂层称为太阳光谱选择性吸收涂层。

太阳光谱选择性吸收涂层可以充分吸收太阳能产热，当其用于热发电时，则需要其有更高的耐温性，即高温太阳能选择性吸收涂层。

目前用于高温太阳能选择性吸收涂层普遍采用传统干涉型金属陶瓷吸收涂层。如图1所示，传统干涉型金属陶瓷吸收涂层主要由四部分组成：基板1、红外反射层2、吸收层3和减反射层4。为了保持涂层长时间性能稳定，在基底1与红外反射层2之间添加粘结层，在红外反射层与吸收层之间添加扩散阻挡层。

目前太阳能选择性吸收涂层的吸收层3常见有以下两种基本结构：

渐变型金属陶瓷太阳能吸收涂层的金属陶瓷吸收层3为多子层结构（如10～20层），每一子层内的金属粒子均匀分布，金属体积含量固定不变。但由靠近红外反射层2到靠近减反射层4的方向，金属体积含量呈梯度逐渐减少，靠近红外反射层2的子层金属体积含量最多，靠近减反射层4的子层的金属体积含量最少。不同金属体积含量的吸收层3的子层，具有不同的折射率、消光系数、吸收系数和反射率等光学常数。渐变型太阳能吸收涂层的多子层结构可以有效的吸收太阳辐射。但这种涂层调试参数比较多，吸收比和近红外发射比不容易达到理想值。

干涉吸收型金属陶瓷太阳能选择性涂层的金属陶瓷吸收层3有两至三层子层，每一子层内部金属粒子均匀分布，金属体积含量固定不变。太阳辐射由涂层内部的吸收特性和相位干涉效应特性两方面吸收。其调制参数相对较少，但每一种金属体积含量的涂层对应一种光学常数，需要分别调试找出适合不同子层的金属含量和膜层厚度，同时，找到比较合适的减反射层4的厚度，才能得到优良的反射率，在具体制作过程中有一定难度。

上述两种太阳能选择性吸收涂层的吸收层3的结构中，其子层内部的金属粒子在陶瓷材料中均匀分布，其成分确定和测定在实际工作中均有一定的难度，在制作中调试参数的过程较为复杂，且制作所需的材料和工艺成本较高，工艺过程单一。

鉴于上述现有技术的缺陷，需要提供一种太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的太阳能选择性吸收涂层的吸收层的成分确定和测定在实际工作中均有一定的难度，在制作中调试参数的过程较为复杂，且制作所需的材料和工艺成本较高，工艺过程单一的问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，包括下述步骤：

S1：选择基体，将所述镀膜室内进行抽真空处理，且将镀膜室内设置为初始真空度；

S2：向所述镀膜室内通入惰性气体和第一反应气体，且将所述镀膜室内设置为第一压强，通过孪生靶反应溅射在所述基体外制备粘结层；

S3：停止通入所述第一反应气体，关闭所述孪生靶，将所述镀膜室内设置为第二压强，通过第一金属靶溅射在所述粘结层外制备红外反射层；

S4：关闭所述第一金属靶，并打开所述孪生靶，向所述镀膜室内通入所述第一反应气体，且将所述镀膜室内设置为第一压强，通过所述孪生靶反应溅射在所述红外反射层外制备扩散阻挡层；

S5：开启第二金属靶，通过所述第二金属靶溅射沉积金属层，通过所述孪生靶反应溅射沉积介质层，所述金属层和介质层间隔设置形成吸收层；

S6：关闭所述第二金属靶，向所述镀膜室通入第二反应气体，将所述镀膜室内设置为第三压强，通过孪生靶反应溅射在所述吸收层外制备减反射层；

S7：观察所述减反射层在制备过程中的膜层颜色，当所述膜层颜色由黄变红，最后变蓝时关闭所述孪生靶，且分别关闭所述惰性气体、第一反应气体和第二反应气体，结束镀膜。