[发明专利]具有渐变性复合涂层形式的亚吸收层及其制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于平板太阳能集热器的选择性太阳能热吸收涂层，尤其是指一种具有渐变性复合涂层形式的亚吸收层及其制法。

背景技术

对于平板太阳能集热器的应用来说，最常见和普遍的一种制备技术就是在金属板材上制备选择性太阳能热吸收涂层。就目前而言，绝大多数的选择性太阳能热吸收涂层是采用真空镀膜的工艺制得。

利用真空镀膜的方法制备选择性太阳能热吸收涂层，这种方法包括了一种多层薄膜的结构，以此形成一个选择性太阳能热吸收涂层的膜系。通常情况下选择性太阳能热吸收涂层包括了一层高反射基底层，此高反射基底层拥有较低的红外发射率。在红外高反射基底层之上堆叠一层或多层的中间亚层，这种中间亚层结构构成了选择性太阳能热吸收涂层的吸收层和干涉阻挡层。顶层是一层或多层用于减少反射的膜层（减反层）。

就目前而言，上述中间亚层结构的作用是建立太阳能选择性热吸收涂层的吸收性能和干涉阻挡性能，通常情况下这种中间亚层是金属氧化物和/或金属氮化物和/或金属氮氧化物的一层或多层结构。目前的选择性太阳能热吸收涂层制备的趋势是应用复合材料包括至少两种金属和它们的氧化物Me1Me2Ox和/或氮化物Me1Me2Ny和/或氮氧化物Me1Me2OxNy。制备这种复合涂层的一般方法是在化合物或一定配比的合金靶材上使用反应性中频交流和/或脉冲直流磁控溅射进行涂层的制备。另一种制备这种复合涂层的方法是包含超过一种金属的复合材料的共同溅射，即两种不同类型的靶材在同一个镀膜腔室中同时进行溅射镀膜。采用以上两种方法制备上述中间亚层对波长范围和入射的太阳辐照度的范围往往过窄，不利于提高对太阳能的热吸收效率。

发明内容

本发明提供一种具有渐变性复合涂层形式的亚吸收层及其制法，其主要目的在于克服现有中间亚层对波长范围和入射的太阳辐照度的范围往往过窄，不利于提高对太阳能的热吸收效率的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种具有渐变性复合涂层形式的亚吸收层，由下往上依次包括一底层复合涂层、至少一渐变复合涂层以及一顶层复合涂层，所述底层复合涂层的化学成分为第一金属Me1，所述顶层复合涂层的化学成分为第二金属Me2，所述渐变复合涂层的化学成分包括第一金属Me1以及第二金属Me2。

进一步的，各所述渐变复合涂层中第一金属Me1的含量由下往上依次减少，各所述渐变复合涂层中第二金属Me2的含量由下往上依次递增。

进一步的，各所述渐变复合涂层中第一金属Me1的含量由下往上呈阶梯状减少，各所述渐变复合涂层中第二金属Me2的含量由下往上呈阶梯状递增。

进一步的，所述渐变复合涂层共设置四层，由下往上分别为第一渐变复合涂层、第二渐变复合涂层、第三渐变复合涂层以及第四渐变复合涂层，所述第一渐变复合涂层的化学成分包括80%的第一金属Me1以及20%第二金属Me2，所述第二渐变复合涂层的化学成分包括60%的第一金属Me1以及40%第二金属Me2，所述第三渐变复合涂层的化学成分包括40%的第一金属Me1以及60%第二金属Me2，所述第四渐变复合涂层的化学成分包括20%的第一金属Me1以及80%第二金属Me2。

一种上述的亚吸收层的制备方法，包括以下步骤：a、根据所述第一金属Me1和第二金属Me的质量配比进行靶材配对后放置在同一个真空镀膜腔室内，b、通过磁控共同溅射工艺在上述真空镀膜腔室内进行逐层镀膜，先形成所述底层复合涂层，再根据化学成分配比的改变为阶梯状这一特性，逐层叠加从而完成各渐变复合涂层的制备，最后在渐变复合涂层顶面镀上一顶层复合涂层。

进一步的，在同一个镀膜腔室中配对放置的靶材为纯金属、合金、非金属、金属氧化物或金属氧化物的混合体。

进一步的，在同一个镀膜腔室中配对放置的靶材为Si or SiAl/Mo、 Si or SiAl/ Al、 Si or SiAl / NiCr、 Sn/Ti、 Sn/Al、Sn/Cr、 Sn/Mo、Sn/NiCr、 Ti/In、 ZnO:Al2O3 (AZO)/Al或ZnO:Ga2O3(GZO)/Al中的一种配对。

一种选择性太阳能热吸收涂层，包括一具有低红外发射率的高反射基底层、一覆盖于该高反射基底层上的主吸收性涂层以及堆叠于该主吸收性涂层的减反层，所述主吸收性涂层为上述一种具有渐变性复合涂层形式的亚吸收层。