[发明专利]一种多层结构的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法

说明书

本发明属于太阳能涂层材料领域，具体涉及一种多层结构的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法。所述多层结构的太阳能选择性吸收涂层由底层的热喷涂吸收层，第一层的CuCoMnO_x封孔层，第二层的CuCoMnO_x‑SiO₂过渡层和第三层的SiO₂减反层构成。本发明采用的多种溶胶均对热喷涂吸收涂层有保护作用，在溶胶和打磨的不断作用下，利用“削峰填谷”效应使得涂层的表面越来越来致密，最终形成的多层结构不仅稳定且拥有良好的过渡性和结合性，在极大的提高热喷涂吸收层的光谱选择性的同时，也在一定程度上增强了涂层的耐候性能。

技术领域

本发明属于太阳能涂层材料领域，具体涉及一种多层结构的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法。

背景技术

随着人类对能源的需求日益增加，传统能源由于其不可再生且会造成环境污染已经不能满足人类的发展需求，这迫使人类急需寻找新型能源。太阳能作为一种储量巨大且无污染的清洁能源，在近几十年来一直是研究的热点，其中太阳能光热转化技术更是其中的重要技术手段。国外在光热转化技术的材料开发和工艺改进上已经进行了长达60多年的研究，而国内的光热转化技术起步较晚，国家973计划和863计划近几年都有太阳能光热转化技术的研究项目。太阳能光热转化依靠太阳能选择性吸收涂层来实现光热转化，现有的太阳能选择性吸收涂层的制备方法主要有：磁控溅射法、多弧离子镀法、电镀法、溶胶凝胶法等。而由于受到材料和工艺的限制，所制备的选择性吸收涂层或是成本高昂或是环境耐受性不佳，很难在中高温太阳能领域得到大规模的使用。使用热喷涂工艺制备的太阳能选择性吸收涂层具有工艺简单，成本低廉，耐候性优良等一系列优势，这也使得热喷涂法成为有望实现大规模商业化应用的方法。但由于工艺的内在原因，所制备的涂层的光谱选择性相对于其他方法制备的涂层有所欠缺，主要是因为涂层表面的高粗糙度以及因为颗粒堆积产生的孔隙，大尺寸孔隙的存在会导致涂层在红外光区的反射率降低，在高温下还会产生氧化脱落而降低涂层的光谱选择性能。

由于热喷涂涂层被应用于中高温的复杂环境中，氧化和腐蚀等都会对涂层的光学性能造成极大的影响。由于自然界中不存在完美的选择性吸收材料，所以单层的选择性吸收涂层一般无法取得最佳的使用性能和转化效率。目前较常见的是在热喷涂吸收层上直接涂覆减反层的两层结构，一方面不能很好的保护吸收层表面，另一方面，由于减反层多为TiO₂、SnO₂、SiO₂等具有较大的禁带宽度的半导体氧化物，这些材料在可见光区的透过性很高，但一般不产生对光子的本征吸收，这使得对吸收层的吸收率的提高十分有限。除此之外用作减反层结构的材料的折射率一般较低，而用作吸收层的金属材料或是金属陶瓷复合材料的折射率一般较高，两层结构不能形成良好的折射率渐变性，多层涂层结构可以很好的解决这一点。但多层涂层的层间结合问题，和在热膨胀或是热应力的条件下容易出现裂纹等缺陷问题，都会破坏多层涂层的原有结构从而使其光学性能下降。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，目的在于提供一种多层结构的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种多层结构的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，其特征在于，所述多层结构由底层的热喷涂吸收层，第一层的CuCoMnO_x封孔层，第二层的CuCoMnO_x-SiO₂过渡层和第三层的SiO₂减反层构成。

上述方案中，所述CuCoMnO_x封孔层、CuCoMnO_x-SiO₂过渡层和SiO₂减反层分别由CuCoMnO_x溶胶、CuCoMnO_x-SiO₂复合溶胶和SiO₂溶胶旋涂制膜而成。