[发明专利]一种具有高热效率的太阳能集热管的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高热效率的太阳能集热管的制备方法，包括集热管的清洁、TiO₂膜层的镀覆、VO₂膜层的镀覆。本发明在太阳能集热管的玻璃基片中应用具有相变特性的VO₂薄膜材料来提高集热管的热效应，同时提供了TiO₂减反设计，在玻璃基片与VO₂薄膜之间镀一层TiO₂，以减少VO₂与玻璃基片的分子相互渗透，提高薄膜与基板的粘附力，同时当TiO₂薄膜满足一定条件还可以增加VO₂薄膜的透过率。根据实验测得，相较于没有预镀层的薄膜，制得的复合薄膜层在红外光区的透过率显著增大，提高了红外波段的透过率，能够让制热的红外光以很高的的透过率通过，从而有效提高了太阳能集热管的热效率，带来太阳能集热管内水的加热，从而带来巨大的经济效益。

技术领域

本发明属于涂层技术领域，尤其涉及一种具有高热效率的太阳能集热管的制备方法。

背景技术

目前我国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和太阳能热水器市场，该产业也成为我国唯一在生产能力和利用规模上处于世界领先水平的可再生能源产业。随着太阳能热利用行业竞争态势的竞争日趋激烈，有长远发展的太阳能企业开始将创新放在各项工作的重中之重，无论是在核心技术还是在外观形象，无论是集热技术、保温技术还是高能效技术、太阳能与建筑一体化技术，都取得了飞速的发展与进步。

在太阳能使用过程中，难免会出现太阳光照条件差、太阳能集热管表面被污染物(灰层等)覆盖，太阳能集热管的热效率显著降低。因此通过制备太阳能选择性吸收膜，提高太阳光中红外线的透过率，实现全天候的太阳能储热与供水显得至关重要。

具有相变特性的二氧化钒薄膜逐渐走进人们的视野。二氧化钒是一种热致变色材料，所谓变色即是材料的光学性能发生变化。当VO₂被加热到68℃附近时，其结构发生改变，即二氧化钒的相变温度大约是68℃。当温度较低时，二氧化钒是单斜结构，属于半导体型；当温度逐渐升高达到相变温度，二氧化钒由之前的单斜结构转变成金红石结构，这是属于金属型。自从这种半导体-金属相变特性在1959年被Morin发现以来，VO₂这种材料得到了广泛的研究。可见较低的相变温度是其得到广泛研究的一个重要原因，另一方面伴随着高温时的晶相转变，该材料的光电特性发生突变，并且这种变化高速、可逆，这就使得VO₂在薄膜领域有了极为乐观的研究前景。

二氧化钒材料电阻发生突变引起红外光的透过率发生突变，这种变化是瞬时的，时间很短。当温度由高降低时，这种转变是可逆的，但是有一个滞豫的过程。如图1、2所示。由图可以看出当温度升高到68℃左右时，电阻发生急剧减小，即由半导体向金属型转变，而透过率也相应发生急剧变化，而降温时，电阻又可逆性地升高，重复升温时的相反过程，只是相变不完全重合，出现电滞回线。也可以看到该薄膜材料在80℃时，红外部分的透过率已经降低很多，越靠近远红外降低越多，而在可见光段透过率基本不发生变化。

由上所述可见在理论上二氧化钒薄膜的性能优异，但基于理想的条件。如上图所示二氧化钒薄膜的透过率只有40％左右，给产业化带来门槛。因此，必须在提高二氧化钒薄膜的透过率，同时保证二氧化钒有较高的相变温度，从而实现其在太阳能储热系统应用。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种具有高热效率的太阳能集热管的制备方法。

为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：

一种具有高热效率的太阳能集热管的制备方法，包括以下步骤：