[发明专利]一种二硼化锆-氧化锆基高温太阳能吸收涂层及其制备方法

说明书

本发明一种二硼化锆‑氧化锆基高温太阳能吸收涂层及其制备方法，涉及新型高温太阳能光谱选择性吸收材料及其真空镀膜技术领域。二硼化锆‑氧化锆基高温太阳能吸收涂层采用三层复合结构，自基底表面向上依次为红外反射层、吸收层和减反射层，所述红外反射层为金属钼Mo,所述吸收层为二硼化锆ZrB₂和氧化锆ZrO₂的复合陶瓷，所述复合陶瓷中二硼化锆ZrB₂和氧化锆ZrO₂均为非晶态，所述二硼化锆ZrB₂和氧化锆ZrO₂的复合陶瓷吸收层是由直流磁控溅射二硼化锆所得，氧化锆ZrO₂由二硼化锆ZrB₂部分氧化得到，所述减反射层为氧化铝Al₂O₃。本发明的涂层具有高的吸收率、低的发射率和良好的热稳定性能，适合于工业化生产与应用。

技术领域

本发明属于太阳能热发电和真空镀膜技术领域，涉及高温太阳能吸收涂层，尤其涉及一种二硼化锆-氧化锆基高温太阳能吸收涂层及其制备方法。

背景技术

高温集热管是槽式光热发电的核心部件，而高温太阳能吸收涂层是太阳能热发电的核心材料。太阳能吸收涂层在太阳光谱可见光到近红外范围(0.3-2.5 μm)内具有高的吸收，同时在红外波段(2.5-50μm)具有较低的发射率，在高温工况下(大于500 ^oC)能有效地将太阳能转化为热能，是槽式太阳能热发电技术的关键所在。对于传统的金属-电介质复合体系，作为填充粒子的金属或金属合金在高温下易发生扩散、氧化、团聚等现象，由此导致吸收涂层光学性能的衰减。而且射频溅射等工艺沉积速率低、掺杂系数难控制、生产周期长、工艺复杂、成本高。

中国专利CN201610824620.6披露了一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层及制备方法。该太阳能吸收涂层在基板上设有红外反射层，在红外反射层上顺序设有光谱主吸收层、光谱辅吸收层和减反射层，其特征在于光谱主吸收层由难熔金属硼化物TaB₂或HfB₂或ZrB₂中的一种或多种混合构成，薄膜厚度为20~100nm，金属硼化物结构呈非晶态或纳米晶态；所述的光谱吸收层还包括有由难熔金属硼化物TaB₂或HfB₂或ZrB₂中的一种或多种混合均匀分散在Al₂O₃或SiO₂陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度为40~160 nm，复合层中难熔金属硼化物在Al₂O₃或SiO₂陶瓷介质中的体积百分比为0.55~0.95，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对传统太阳能吸收涂层存在的问题以及二硼化锆高温陶瓷潜在的光谱选择性，本发明提供了一种二硼化锆-氧化锆基高温太阳能选择性吸收涂层。

本发明的另一目的是提供上述二硼化锆-氧化锆基高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法。

一种二硼化锆-氧化锆基高温太阳能吸收涂层，该涂层采用三层复合结构，自基底表面向上依次为红外反射层、吸收层和减反射层，所述红外反射层为金属钼Mo；所述吸收层为二硼化锆ZrB₂和氧化锆ZrO₂的复合陶瓷，所述复合陶瓷中二硼化锆ZrB₂和氧化锆ZrO₂均为非晶态，所述二硼化锆ZrB₂和氧化锆ZrO₂的复合陶瓷吸收层是由直流磁控溅射二硼化锆所得，氧化锆ZrO₂由二硼化锆ZrB₂部分氧化得到；所述减反射层为氧化铝Al₂O₃。

所述红外反射层是金属钼Mo薄膜，金属钼Mo薄膜厚度为300-600纳米。

所述吸收层厚度为50-120纳米。