[发明专利]一种硅薄膜光热吸收体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备方法，尤其是一种多层薄膜材料的制备方法，确切的说是一种陶瓷薄膜/微结构硅薄膜/陶瓷薄膜/金属膜/陶瓷薄膜多层结构光热吸收体的制备方法。

技术背景

硅薄膜材料、以其优良的光学和物化特性，是微电子及光电子产业极为重要的基础材料，广泛应用于半导体、微电子、光电子、信息显示、光通讯、激光、精密机械、国防军事及国内外重大科学工程等众多领域。硅薄膜材料近来又在光伏和光热领域得到广泛应用。

在人们研究高性能、高稳定、长寿命的太阳能选择性吸收膜系的不断实践中，已经采用了多种不同类型的膜系结构，诸如半导体吸收一反射金属串联型膜系，表面微不平型膜系和电介质一金属复合型膜系等等，而其制备方法主要有电镀镀膜、电化学镀膜、真空镀膜和涂料镀膜等。在当下社会广泛应用的真空管和平板型太阳能集热器的膜系结构中，其选择性吸收膜层，大多采用传统磁控溅射多层镀层。镀层依靠多层吸收膜层，提高其太阳能吸收能力，吸收率得到有效提升（达到92％），但由于镀层质量不够致密很容易引起发射率的升高，尤其是当温度较高时，其发射率随温度升高而急剧升高，而且膜层中的金属成分容易在高温中扩散，造成膜层的老化和脱落，导致集热器热效率的损耗和使用寿命的缩短。另外，膜层虽有保护层，但耐磨性稍差，因而影响了所述这种膜系在高温太阳能集热器上的应用。

发明内容

为了解决现有各种太阳能选择性吸收膜的耐热、耐候、耐磨性差和寿命低等缺点，本发明在于提供一种既具备良好的选择性吸收性能，同时具备耐热，耐腐蚀，耐磨损和耐候性能好，适宜于工业化连续生产的梯度微结构硅薄膜系列太阳能光热转换薄膜的膜系的制备方法，以克服已有技术的不足。

实现本发明目的的技术方案是：一种硅薄膜光热吸收体的制备方法，包括步骤如下：

步骤1 在不锈钢衬底上采用PEMS工艺沉积第一三氧化二铬薄膜；

步骤2在三氧化二铬薄膜层上采用PEMS工艺沉积银薄膜；

步骤3在银薄膜采用PEMS工艺沉积第二三氧化二铬薄膜；

步骤4在第二三氧化二铬薄膜上采用PEMS工艺制备多晶硅层，在多晶硅层上采用HTCVD方法依次制备微晶硅层、纳米硅层和非晶硅层，形成梯度微结构硅吸收层；

步骤5 在非晶硅层采用PEMS工艺沉积氮化硅薄膜，形成氮化硅抗反射层。

作为本发明的进一步改进，所述步骤2和步骤4中，所述的第一、第二三氧化二铬薄膜柱状晶低于1.0%，膜层比传统溅射工艺所制备的更加致密，硬度更高，韧性和结合力更好。

作为本发明的进一步改进，所述步骤3中，银薄膜，柱状晶低于0.5%，所制备银薄膜较传统溅射工艺表面平整度好，红外反射率高于95%。

作为本发明的进一步改进，所述步骤4中，所述微晶硅层、纳米硅层和非晶硅层的制备温度范围为450℃-750℃。

作为本发明的进一步改进，所述步骤4中，微晶硅层的晶态比为60%-80%，晶粒大小12nm-30nm,纳米晶硅层的晶态比为45%-55%，晶粒大小3nm-8nm。

作为本发明的进一步改进，所述步骤4中，通过调节气体流量比、热激发温度和衬底偏压参数，实现硅薄膜吸收体层中的膜层晶态比呈梯度变化。

作为本发明的进一步改进，所述步骤6中，所述氮化硅薄膜柱状晶低于0.5%，膜层比传统溅射工艺所制备的更加致密，硬度更高，应力更小和开裂几率小。