[實用新型]太陽選擇性吸收涂層

有效

• 申請號: 201220396216.0
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN202782003U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 邵志雄;趙峰;閆文忠
• 申請（專利權）人: 湖北桑夏太陽能產業有限公司
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;F24J2/48
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本實用新型涉及一種以磁控濺射鍍膜制備的、防擴散、結構穩定的太陽選擇性吸收涂層，屬于太陽能光熱轉換利用領域。

背景技術

目前在國內太陽能光熱利用行業中，以全玻璃真空太陽集熱管為光熱轉換器件的集熱系統應用最為廣泛，而真空集熱管吸熱體（內管）上附著的選擇性吸收涂層用于吸收入射的太陽輻射能并將其轉化成熱能。

國內太陽能企業生產真空集熱管的選擇性吸收涂層主要是利用磁控濺射技術所制備的ALN-AL和SS-ALN/Cu涂層，隨著技術的進步和生產手段不斷完善，SS-ALN/Cu涂層制作的真空集熱管所占市場份額越來越大，SS-ALN/Cu涂層為三種靶材（鋁靶、不銹鋼靶、銅靶）制作，其膜系結構主要為三層：紅外高反射層、吸收層、減反射層，其中吸收層為兩個金屬體積比不同的亞層組成（如圖1所示）。基材：玻璃管；紅外高反射層：TP2銅靶制備的銅金屬膜；吸收層2：高金屬體積比復合膜（HMVF）；吸收層1：低金屬體積比復合膜（LMVF）；減反射層：氮化鋁（ALN）介質膜。

當上述各膜層組合在一起的時候，就構成了太陽選擇性吸收涂層。陽光透過減反射層被吸收層吸收同轉換成熱能，而光波在各層間傳播的過程中，由于各次層光學參數的差異使得光波在層間發生多次反射及相互干涉現象，這樣就進一步增大了膜層對光輻射的吸收，而紅外高反射層能有效阻止工作介質對外輻射熱損。

在溫度300℃以上的環境中，SS-ALN/Cu選擇性吸收涂層中的高金屬體積比吸收層中的金屬粒子將會向底金屬層（紅外高反射層）中遷移擴散，從而導致高金屬體積比吸收層（HMVF）金屬粒子濃度變小，同時由于金屬粒子的擴散使底金屬層的成分發生變化純度下降，結果是涂層的吸收率下降、發射率上升。為此我們作了如下實驗：用分光光度計和發射率檢測儀對剛鍍制的涂層進行檢測，吸收率（α）為0.92，發射率（ε_h）0.05，然后在10^-3Pa真空狀態下對該涂層進行400℃并恒溫1小時的烘烤，再對涂層進行檢測，涂層吸收率0.88，發射率0.07，同時底金屬層（紅外高反射層）的顏色也由烘烤前的紫紅色變成了金黃色。實驗結果表明，SS-ALN/Cu涂層在300℃以上的環境中運用時，膜系結構將會遭到破壞，性能發生衰減。

實用新型內容

本實用新型針對上述SS-ALN/Cu涂層存在的缺陷，制備了一種太陽吸收率高、發射率低，同時膜系結構穩定，熱穩定性優異的太陽選擇性吸收涂層。

本實用新型采用的技術方案為：

一種太陽選擇性吸收涂層，包括基材，基材上逐層鍍制：紅外高反射層、第一防擴散層、第一吸收層、第二吸收層以及減反射層；其中第一吸收層為高金屬體積比吸收層、第二吸收層為低金屬體積比吸收層。

第一吸收層與第二吸收層之間還設置第二防擴散層。

紅外高反射層為銅底金屬層，第一防擴散層為氮化鋁介質膜層，第一吸收層為充填因子f₁=0.3~0.45所得到SS-AlN復合膜；第二吸收層為充填因子f₂=0.15~0.3所得到的SS-AlN復合膜。

紅外高反射層厚度為100~200nm，第一防擴散層厚度為5~15nm，高金屬體積比吸收層厚度為30~90nm，低金屬體積比吸收層厚度為20~60nm，第二防擴散層厚度為3~6nm，減反射層厚度為30~80nm。

紅外高反射層厚度為200nm，第一防擴散層厚度為8nm，高金屬體積比吸收層厚度為50nm，低金屬體積比吸收層厚度為40nm，第二防擴散層厚度為5nm，減反射層厚度為73nm。

本實用新型的有益效果為：

使用本實用新型其優點在于因為氮化鋁（AlN）的熔點為2200℃，具有優異的高溫熱穩定性，用氮化鋁（AlN）用作防擴散層，完全可以起到阻止金屬粒子擴散的作用，吸收率高、發射率低，同時膜系結構穩定，反應條件要求不高，節約了生產成本。

附圖說明

圖1為本實用新型太陽選擇性吸收涂層結構示意圖；

圖2為本實用新型太陽選擇性吸收涂層反射率曲線圖。

圖中：1，基底；2，紅外高反射層；3，第一防擴散層；4，第一吸收層；5，第二防擴散層；6，第二吸收層；7，減反射層。

具體實施方式

現結合附圖，對本實用新型的技術方案進一步描述。