[发明专利]一种高温太阳能集热管外管涂镀增透膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温太阳能集热管外管涂镀增透膜的方法，特别是针对高硼硅玻璃，使用表面活性剂作为造孔剂制备增透膜胶体，采用溶胶-凝胶法对高温太阳能集热管外管内外壁涂镀增透膜。

背景技术

太阳能作为一种新型可再生能源，对其进行高效利用是实现节能减排的重要途径。高温太阳能集热管是太阳能热利用的核心部件之一，可以实现太阳光的光热转化。集热管主要包括玻璃外管和金属内管两部分，目前对金属内管吸收层的研究已经很多，玻璃外管的透过率一般为90％左右。研究结果表明玻璃外管透过率增加5％，太阳能平板集热器的效率将会提高6-10％，光伏太阳能电池的光电转换效率将提高3-6％。由此可见提高玻璃外管的太阳光透过率可以有效提高太阳能的利用率。

光学增透膜的研制目前常用的材料有MgF₂、SiO₂、TiO₂、ZnSe、ZnS等。其中二氧化硅薄膜具有低折射率、耐久性好、易保存等特性，使用广泛，并且可以通过溶胶-凝胶法制得。溶胶-凝胶法镀膜法具有以下优点：(1)设备简单，无需真空条件或真空昂贵设备；(2)工艺过程温度低，这对制备含有易挥发组分或在高温下易发生相分离的多元素来说尤为重要；(3)可大面积在各种不同形状、不同材料的基底上制备薄膜；(4)易制得均匀多组分氧化物薄膜，易于定量掺杂，可有效地控制薄膜成分及微观结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温太阳能集热管外管涂镀增透膜的方法，针对集热管外管增透膜方面，提出增透膜液体制备及镀膜工艺，提高玻璃外管的太阳能透过率；该方法以高硼硅玻璃为镀膜工件，以正硅酸乙酯作为硅源，表面活性剂作为造孔剂，经过酸催化制备得到增透膜胶体；采用垂直提拉法对玻璃外管内外壁涂镀单层增透膜。

本发明提出一种合成集热管外管用增透膜液体的方法，原材料包括正硅酸乙酯、无水乙醇、盐酸溶液、表面活性剂，原材料质量比如下：表面活性剂:乙醇:盐酸溶液:正硅酸乙酯＝(0.01～1.0):(0.1～10):(0.01～1.0):(0.1～10)，其中，盐酸溶液的质量百分比浓度为0.001～0.1。合成增透膜液体的步骤如下：

取一个干净的烧杯，准确称量足量的表面活性剂后加入烧杯中，加入足量的无水乙醇溶解表面活性剂，加入足量的盐酸溶液，最后加入足量的正硅酸乙酯，连续搅拌1～24小时，得到增透膜胶体。搅拌结束后密封胶体，置于阴凉处储存。胶体制备及储存条件要求如下：洁净度三十万及以上，温度-5℃～30℃，湿度10～60％。

本发明还提出一种玻璃圆管内外壁涂镀增透膜的方法。镀膜工艺如下，镀膜环境要求：洁净度不低于三十万级，温度范围10～30℃，湿度范围20～60％，采用垂直浸渍提拉法镀膜。提拉速度范围为0.5～10mm/s。镀膜工艺主要包括玻璃外管清洗(含烘干)、镀膜、高温固化三个步骤。玻璃外管清洗：玻璃外管清洗对镀膜效果影响很大，需要对玻璃管进行彻底的清洗，并且烘干，烘干条件10～60分钟升温到150℃，保温1小时后冷却到40℃以下才可镀膜。镀膜：调节镀膜机转速到规定的提拉速度。将玻璃管装到卡具上，垂直下沉让玻璃外管完全浸没到液体里面(下降速度没有要求，为了提高生产效率，可以加快下降速度)。静置10分钟待液面没有波动后，开始提拉。待玻璃外管完全提拉出液面后，静置10分钟。高温固化：卸下玻璃外管，装入高温固化炉中，设定升温曲线，升温速率6℃/min，升温到350℃后保温2小时，保温结束后断电，让炉膛温度降至100℃以下，将镀膜玻璃外管取出。

本发明的优点在于：

采用本发明提供的方法对高温太阳能集热管外管涂镀增透膜，与未镀膜的玻璃原片透射率值比较，其透射率增值为3.63％～5.35％。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明。

本发明提供一种高温太阳能集热管外管涂镀增透膜的方法，所述方法的环境要求为：洁净度不低于三十万级，温度范围10～30℃，湿度范围20～60％，采用垂直浸渍提拉法镀膜，具体包括如下步骤：

第一步，制备增透膜胶体：

取一个干净的烧杯，准确称量足量的表面活性剂后加入烧杯中，然后加入足量的无水乙醇溶解表面活性剂，加入足量的盐酸溶液，最后加入足量的正硅酸乙酯，连续搅拌1～24小时，得到增透膜胶体。搅拌结束后密封增透膜胶体，置于阴凉处储存。增透膜胶体制备及储存条件要求如下：洁净度三十万级以上，温度-5℃～30℃，湿度10～60％。