[發明專利]槽式太陽能高溫選擇吸收涂層

無效

• 申請號: 201210220319.6
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102721217A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 葛波
• 申請（專利權）人: 蘇州嘉言能源設備有限公司
• 主分類號: F24J2/48
• 分類號: F24J2/48;B32B15/04;B32B33/00
• 代理公司: 蘇州華博知識產權代理有限公司 32232
• 代理人: 傅靖

技術領域

本發明涉及槽式太陽能高溫熱發電領域，具體涉及一種高溫集熱管內太陽能選擇性吸收涂層。

背景技術

太陽能熱發電是大規模開發利用太陽能的一個重要技術途徑，目前有塔式、槽式、碟式系統，其中以槽式和塔式系統商業應用較多，特別是槽式太陽能熱發電，是迄今為止世界上唯一經過20年商業化運行的成熟技術，其造價遠低于光伏發電。槽式聚光熱發電系統的儲能系統可以實現24小時運行，隨著規模的增加，發電成本也具有很強的競爭力。目前，發展重點是中高溫集熱，工作溫度超過400℃的集熱管，可用于熱發電。中高溫集熱管中，一般采用高倍聚光技術，聚光比可以高達80。光熱轉化效率是關鍵指標，往往一個百分點的提高都是盡力追求的。

?對于太陽能選擇性吸收涂層目前已經研究和廣泛使用了黑鉻、陽極氧化著色Ni-Al2O3以及具有成分漸變特征的SS-C/SS（不銹鋼）和Al-N/Al等膜系，但這些涂層適用于200℃以內的平板型集熱裝置的集熱管表面。但在高溫條件下，由于其紅外發射率隨溫度上升明顯升高，導致集熱器熱損失明顯上升，熱效率顯著下降。對于太陽能的中高溫利用，尤其是高溫利用，需要一種吸收率高、發射率低、熱穩定性好，而且工藝簡便的選擇性吸收涂層。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明的目的在于提供一種槽式太陽能高溫選擇吸收涂層，能使集熱管在400-500℃溫度環境下工作時，涂層對太陽光譜的吸收率高、高溫黑體輻射的發射率低、熱穩定性良好。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種槽式太陽能高溫選擇吸收涂層，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層；所述紅外反射層由Mo膜組成，厚度為20-120nm；第一吸收層，為Mo+ZnO膜，厚度均為50-75nm，其中ZnO的含量為20-40wt%；第二吸收層，為Mo+ZnO膜，厚度均為75-125nm，其中ZnO的含量為40-50wt%；所述減反射層為ZnO膜，厚度為25-75nm。

其中，所述紅外反射層的厚度為30-90?nm。

其中，所述第一吸收層的厚度為50-70?nm。

其中，所述第二吸收層的厚度為100-125?nm。

其中，所述第一吸收層和第二吸收層的厚度和為所述減反射層的2-3倍。

?

與現有技術相比，本發明具有以下優點：本發明所提供的選擇性吸收涂層由紅外金屬反射Mo層、Mo和ZnO混合組成的雙干涉吸收層和合金減反射層組成。具有良好的高溫穩定性能。同時，由于采用了雙干涉吸收層結構，利用薄膜的干涉效應和光學陷阱來增強涂層的吸收效應，使膜層具有太陽光譜高的吸收率，紅外光譜低發射率的優點。另外，本發明的涂層選擇的原材料均為常規材料，應用范圍比較廣，成型性能好，可以加工成柱狀靶材，顯著提高靶材利用率，同時價格也比較低廉，可以進一步降低工作成本。適用于中高溫工作溫度的太陽能集熱管。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

本發明槽式太陽能高溫選擇吸收涂層包括四層膜，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層，所述紅外反射層由Mo膜組成，厚度為20-120nm；第一吸收層，為Mo+ZnO膜，厚度均為50-75nm，其中ZnO的含量為20-40wt%；第二吸收層，為Mo+ZnO膜，厚度均為75-125nm，其中ZnO的含量為40-50wt%；所述減反射層為ZnO膜，厚度為25-75nm。

本發明的槽式太陽能高溫選擇吸收涂層，可以采用以下方法制備：其包括以下步驟：

對基底進行預處理

先對不銹鋼基底進行預處理，將不銹鋼基底表面拋光，然后分別在酒精中超聲波清洗10-20?min，然后再用去離子水超聲波清洗5-10?min，接著進行烘干處理，然后將烘干后的不銹鋼基底進行磁控濺射；先將真空腔抽真空至10^-3?Pa數量級，充入Ar氣作為濺射氣氛，調整濺射氣壓到1-3?Pa，用離子源對基底進行清洗20-30min。

在基體上沉積第一層紅外反射層

選用純度99.99%的Mo靶，在清洗完基底之后，開啟Mo靶電源。采用直流磁控濺射，調整直流電源電壓為350-450?V；制備涂層厚度為20-120nm，該層對紅外波段光譜具有高反射特性。

在紅外反射層上沉積吸收層