[发明专利]颜色可调太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一系列光谱选择性优异并且颜色多样可调的太阳光谱选择性吸收涂层。所述吸收涂层包括基底层，在所述基底层上自下而上依次设有红外反射层、复合吸收层和减反层，其特征在于，所述复合吸收层自下而上依次包括金属铬亚层、氮化铬亚层和氮氧化铬亚层。本发明提出的颜色可调太阳光谱选择性吸收涂层至少具有下列优点：a、氮化铬、氮氧化铬反应溅射工艺窗口宽，成分容易获得。b、本发明所公开的太阳光谱选择性吸收涂层吸收层实现太阳光谱吸收率95.0％‑96.7％％，辐射率4.4％‑5.0％(80℃)。c、改变减反层SiN亚层和SiO₂亚层的厚度可以使选择性吸收涂层的颜色分别为金黄色、墨绿色、蓝色。

技术领域

本发明涉及光谱选择性吸收涂层领域，尤其是一系列光谱选择性优异并且颜色多样可调的太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法。

背景技术

太阳光谱选择性吸收涂层是太阳能集热器光热转换核心材料，它在波长范围为0.3μm-2.5μm的太阳光波段具有高吸收率α，在波长范围为2.5μm-50μm的红外热辐射波段具有低辐射率ε，因此实现高太阳能吸收低辐射散热，可以最大限度将太阳能转化为热能。一般说来，α越大越好，ε越小越好。实际应用中用α与ε的比值(α/ε)来表征涂层选择性的高低，α/ε值越大，其光谱选择性越好。光谱选择性涂层膜系结构一般可以概括为基底/红外反射层/太阳光谱吸收层/表面减反射层。

授权公告日2018年07月06日的中国授权发明专利201410648672.3，公开了一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法，所述吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：基底层清洗；采用镀膜方法在基底层上制备红外反射层；采用镀膜方法在红外反射层上制备吸收层；采用镀膜方法在吸收层上制备减反层；所述的吸收层自下而上依次包括金属亚层、半导体锗亚层和以及金属氮氧化物亚层，所述金属亚层、半导体锗亚层和以及金属氮氧化物亚层均采用镀膜方法依次制备。所述吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层是由上述制备方法制备的。本发明专利公开的涂层制备工艺简单、镀膜设备所需条件要求低，适用于大规模低成本生产。但其至少存在如下的不足：需要同时改变吸收层、减反层膜层镀膜工艺，使选择性涂层具有不同光谱选择性。

本发明针对基于金属氮氧化物吸收的光谱选择性吸收涂层，提出一种简单调整即可获得一系列不同颜色、并且光谱选择性优异的吸收膜膜系结构及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种颜色可调太阳光谱选择性吸收涂层，该涂层光谱选择性优异并且颜色多样可调。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种颜色可调太阳光谱选择性吸收涂层，包括：

基底层，所述基底层的材料为玻璃、铝、铜或不锈钢；

在所述基底层上自下而上依次设有红外反射层、复合吸收层和减反层；

所述的复合吸收层自下而上依次包括金属铬亚层、氮化铬亚层和氮氧化铬亚层；

所述氮化铬亚层中氮化铬化学式为CrNx，其中X的取值范围为0.86-1；氮氧化铬亚层中氮氧化铬的化学式为CrN_YO_Z，其中Y的取值范围为0.05-0.09，Z的取值范围为1.3-1.5。

优选的，上述颜色可调太阳光谱选择性吸收涂层中，所述复合吸收层的总厚度为104-134nm，其中：所述金属铬亚层厚度为25-35nm；所述CrNx亚层厚度为37-47nm；所述CrN_YO_Z亚层厚度为42-52nm。

优选的，上述颜色可调太阳光谱选择性吸收涂层中，所述的基底的材料为玻璃、铝、铜或不锈钢，所述基底层的厚度不限。