[发明专利]太阳能选择性吸收涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光热太阳能领域，具体地说，涉及一种中低温可应用于真空或大气环境的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法。

背景技术

太阳能选择性吸收涂层在太阳辐射光谱中的可见-近红外波长范围内具有高的吸收能力，对红外波长辐射有高的反射比(根据基耳霍夫定律，即具有低的发射率)。最常见的是干涉型吸收涂层，该类涂层从上到下组成可以分为：减反射层、双层吸收层、高金属红外反射层。如传统的AlN/AlN-Al/Al多层结构，但此结构由于耐温性和耐腐蚀性能差，只能应用于低温真空环境，材料本身的特性限制了其使用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种中低温可应用于真空或大气环境的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法。

为了实现本发明目的，本发明的太阳能选择性吸收涂层，所述涂层由基体表面从内到外依次设置的粘结层1、红外反射层2、扩散阻挡层3、高金属陶瓷吸收层4、低金属陶瓷吸收层5和减反层6组成。

本发明中涉及的基体为抛光不锈钢片(管)、铝片(管)、或玻璃片(管)。

所述粘结层1位于基体与红外反射层2之间，所述粘结层由不锈钢SS、Mo或Si₃N₄组成，粘结层的厚度为10-30nm。

所述红外反射层2位于粘结层1与扩散阻挡层3之间，由具有高红外反射的金属材料制成，红外反射层的厚度为80-300nm。所述具有高红外反射的金属材料包括但不限于Cu、Ag或Al等。

所述扩散阻挡层3位于红外反射层2与高金属吸收层4之间，扩散阻挡层的材料为Si₃N₄，扩散阻挡层的厚度为10-30nm。

所述高金属陶瓷吸收层4位于扩散阻挡层3与低金属陶瓷吸收层5之间，高金属陶瓷吸收层中金属体积分数为40％-60％，高金属陶瓷吸收层厚度为30-150nm。

所述低金属陶瓷吸收层5位于高金属陶瓷吸收层4与减反层6之间，低金属陶瓷吸收层中金属体积分数为20％-40％，低金属陶瓷吸收层厚度为30-150nm。

其中，高金属陶瓷吸收层、低金属陶瓷吸收层中可使用的金属材料包括但不限于SS、Mo、NiCr等。

所述减反层6位于低金属陶瓷吸收层5的外层，减反层由Si₃N₄或SiO₂，或者两者混合组成，减反层的厚度为50-100nm。

本发明还提供所述太阳能选择性吸收涂层的制备方法，所述方法为：在5×10^-3Pa以下的真空条件下，任选在惰性气体保护下，在基体表面由内到外依次镀制粘结层1、红外反射层2、扩散阻挡层3、高金属陶瓷吸收层4、低金属陶瓷吸收层5和减反层6。

本发明具有以下优点：

(一)该涂层具有较好的光学性能，高的吸收率和较低的发射率。

(二)该涂层具有良好的耐中低温性能。

(三)该涂层具有良好的耐耐候性能。

(四)该涂层可以应用于中低温真空及大气环境。

附图说明

图1为本发明太阳能选择性吸收涂层的结构示意图。

图2为本发明制备例3中制备的太阳能选择性吸收涂层的反射曲线。

图3为本发明实施例中制备的太阳能选择性吸收涂层中减反层的透过曲线。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

实施例 太阳能选择性吸收涂层及其制备方法

本实施例中制备的太阳能选择性吸收涂层结构从基体表面开始由内到外依次设置粘结层1、红外反射层2、扩散阻挡层3、高金属陶瓷吸收层4、低金属陶瓷吸收层5和减反层6(图1)。

基体选择抛光不锈钢片(管)、铝片(管)、或玻璃片(管)。

1为粘结层，采用不锈钢SS作为粘结层。

2为红外反射层，采用金属Cu制成。

3为扩散阻挡层，采用Si₃N₄制成。

4为高金属陶瓷吸收层，采用高SS(不锈钢)含量的SS和Si₃N₄混合金属陶瓷材料制成，其中，通过调节SS靶的电流或功率控制SS的体积分数为40-60％。