[發明專利]暗綠色太陽能光譜選擇性吸收涂層及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201310074900.6
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN104034071A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 宋斌斌;劉靜;汪洪
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院;北京航玻新材料技術有限公司
• 主分類號: F24J2/48
• 分類號: F24J2/48;B32B9/04;C23C14/35;C23C14/16;C23C14/08;C23C14/10
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

技術領域

本發明涉及太陽能光熱利用技術領域，特別是一種暗綠色太陽能光譜選擇性吸收涂層及其制備方法和應用。

背景技術

氮化鋁中摻雜Al、不銹鋼等金屬作為太陽光譜選擇性吸收材料已被廣泛應用于真空管式太陽能集熱器中，為中低溫下使用的太陽能集熱器的發展做出了巨大的貢獻。然而，此類吸收材料在大氣中的熱穩定性不佳，僅限于真空環境中使用。隨著太陽能集熱方式多元化的發展，平板式太陽能集熱器的優勢已逐步顯現，被認為是未來建筑中采用的重要集熱方式。平板式集熱器中采用的太陽光譜選擇性吸收涂層需直接面對大氣，以往真空管式太陽能集熱器中采用的材料體系不能應用其中，開發新型熱穩定性強、成本低廉的吸熱材料對平板式太陽能集熱器的發展至關重要。

此外，現代建筑風格與外觀結構更加多樣，太陽能一體化建筑也成為發展趨勢，如何使太陽能集熱器在外觀上更加適應建筑物的美觀要求已越來越得到重視。然而，現階段適用于平板式集熱器的吸收材料顏色為藍色，顏色較為單一，影響到建筑物的整體美觀，不適應當前太陽能一體化建筑也成為發展趨勢，其應用受到限制。如何在不犧牲涂層其它性能的基礎上豐富涂層的顏色將有助于提升涂層產品的競爭力，并對推動太陽能集熱器的發展也有重要的積極作用。

由此可見，上述現有的太陽能光譜選擇性吸收涂層在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。本發明人積極加以研究創新，以期創設一種新穎的暗綠色太陽能光譜選擇性吸收涂層，使其更具有實用性。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種對太陽光譜的高效吸收,熱穩定性高的暗綠色太陽能光譜選擇性吸收涂層。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：

暗綠色太陽能光譜選擇性吸收涂層，包括：

基底層；

紅外反射層，設于基底層的頂面；

吸收層，設于紅外反射層的頂面，包括內吸收層、中吸收層和外吸收層，其中

內吸收層，設于紅外反射層的頂面，由TiN_x1O_y1制成，1.10＞x1＞0.90,0.70＞y1＞0.50；

中吸收層，設于內吸收層的頂面，由TiN_x2O_y2制成，0.60＞x2＞0.50,1.30＞y2＞1.10；

外吸收層，設于中吸收層的頂面，由TiN_x3O_y3制成，0.50＞x3＞0.40,1.40＞y3＞1.30；

減反射層，設于吸收層的頂面。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

優選的，前述的吸收涂層，其中所述吸收層的厚度為30nm-130nm；其中內吸收層的厚度為10nm-30nm，中吸收層的厚度為10nm-50nm，外吸收層的厚度為10nm-50nm。

優選的，前述的吸收涂層，其中所述基底層由鋁制成。

優選的，前述的吸收涂層，其中所述基底層的厚度為0.2-10mm。

優選的，前述的吸收涂層，其中所述的紅外反射層的厚度為90-500nm。

優選的，前述的吸收涂層，其中所述減反射層的厚度為80-100nm。

優選的，前述的吸收涂層，其中所述減反射層的材質為二氧化硅。

本發明的另一目的為提供一種上述吸收涂層的制備方法，本發明方法具有工藝簡單、易實現的特點。實現該目的技術方案如下：

上述任一種暗綠色太陽能光譜選擇性吸收涂層的制備方法，包括如下步驟：

1）將基底層置于真空清洗室中，通入一定量的氬氣，進行射頻氬離子清洗；

2）在僅通入流量為50sccm氬氣的條件下，以純鋁為靶材，采用磁控濺射法在上述清洗后的基底層上制備鋁紅外反射層；

3）將上述制得的紅外反射層置于鈦靶下，向真空室中通入流量為50sccm的氬氣和8sccm的氮氣，采用磁控濺射法在上述的紅外反射層上制備內吸收層；然后通入流量為2-3sccm的氧氣，繼續以金屬鈦為靶材通過反應磁控濺射法在上述內吸收層上制備中吸收層；最后，將氬氣和氮氣分別增加至原來的兩倍，并增加氧氣流量至3-4sccm，繼續以金屬鈦為靶材通過反應磁控濺射法在上述中吸收層上制備外吸收層；

4）將步驟3）得到的產品置于硅靶前，通入流量為50sccm氬氣和15-30sccm的氧氣，采用反應磁控濺射法在上述外吸收層上制備減反射層。