[发明专利]一种耐高温高性能太阳能选择性吸收涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种耐高温高性能太阳能选择性吸收涂层及其制备方法和应用。所述太阳能选择性吸收涂层具有如下多层陶瓷金属复合结构：从基体到涂层表面依次为基体、红外反射层、吸收层和减反层，所述吸收层包括第一亚层和第二亚层，所述第一亚层为高金属体积分数的ZrSiN层；所述第二亚层为低金属体积分数的ZrSiON层。本发明提供的太阳能选择性吸收涂层具有高吸收效率和低发射率，涂层的吸收效率在0.92以上，常温下发射率保持0.06以下；且具有多层结构，可使涂层在高温环境下保持良好的光学性能，在500^oC真空500h退火后保持0.17以下的发射率，具有良好的高温稳定性能。

技术领域

本发明属于选择性吸收涂层技术领域，具体涉及一种耐高温高性能太阳能选择性吸收涂层及其制备方法和应用。

背景技术

随着人类文明的发展，对于能源需求量也逐渐增加，在存在便利的同时也出现各种能源的问题。为解决能源使用带来负面影响 的环境问题，世界各国都积极努力开发清洁环保的新能源，如风能，核能，地热能，太阳能等清洁能源。从安全方面考虑核能存在极大的问题，而太阳能作为一种新型洁净，取之不尽，用之不竭的能源得到科学家以及众多学者们的青睐，太阳能的利用将成为当今社会能源利用的主流。

根据科学的数据分析，太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8×1023KW，而到达地球表面的能量为8×1013J，相当于燃烧500万吨煤释放出来的能量。虽然达到地球上的能量不足与太阳发射出来的能量相比，但也是非常可观的。根据目前全球对太阳能的利用，始终摆脱不了效率低的瓶颈问题。由此可见优化太阳能转化器是非常需要的，太阳能集热器作为太阳能利用的中枢纽带起到至关重要的作用，而太阳能光谱选择吸收涂层也是作为太阳能集热器中关键角色，是提高太阳能吸收的关键部位，也是太阳能高效利用的关键。按照温度可将太阳能选择性吸收涂层分为低温太阳能选择性吸收涂层，中温太阳能选择性吸收涂层，高温太阳能选择性吸收涂层。其中低温太阳能选择性吸收涂层主要应用于太阳能热水器中，中温太阳能选择性吸收涂层主要应用于大型太阳能热水器中，高温太阳能选择性吸收涂层可应用于太阳能发电装置以及高温产热太阳能热水器上。

由于目前对太阳能利用效率尚处于瓶颈阶段，所以，发明有必要提供一种耐高温高性能的太阳能光谱选择性吸收涂层。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中太阳能利用效率低的缺陷和不足，提供一种耐高温高性能太阳能选择性吸收涂层。本发明提供的太阳能选择性吸收涂层结构依次设计为基体，红外反射层，吸收层和减反层，在波长为300-2500nm范围内，具有高吸收率，低发射率等优点，具有非常大的应用潜在价值。

本发明的另一目的在于提供上述太阳能选择性吸收涂层的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述太阳能选择性吸收涂层在太阳能发电装置或高温产热太阳能热水器中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种耐高温高性能太阳能选择性吸收涂层，所述太阳能选择性吸收涂层具有如下多层陶瓷金属复合结构：依次设置在基体上的红外反射层、吸收层和减反层，所述吸收层包括第一亚层和第二亚层，所述第一亚层为高金属体积分数的ZrSiN层，所述ZrSiN层中：Zr元素的原子百分数为24~35%，Si元素的原子百分数为30~42%，N元素的原子百分数为30~45%；所述第二亚层为低金属体积分数的ZrSiON层，所述ZrSiON层中，Zr元素的原子百分数为10~15%，Si元素的原子百分数为25~30%，N元素的原子百分数为32~38%，O元素的原子百分数为22~28%。

本发明提供的太阳能选择性吸收涂层具有高吸收效率和低发射率，涂层的吸收效率在0.92以上，常温下发射率保持0.06以下；且具有多层结构，可使涂层在高温环境下保持良好的光学性能，本发明提供的涂层在500^oC真空500h退火后保持0.17以下的发射率，具有良好的稳定性能。