[發(fā)明專利]高溫度輻射選擇性涂層及相關(guān)設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410090258.5
• 申請(qǐng)日: 2014-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104048432A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿斐·徹寧;克里斯蒂娜·希爾德布蘭特;安德烈亞斯·格奧爾格;湯姆斯·克羅耶爾;沃爾夫?qū)じ窭追?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 亮源工業(yè)（以色列）有限公司
• 主分類號(hào): F24J2/48
• 分類號(hào): F24J2/48;B32B15/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊生平;鐘錦舜

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2013年3月13日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.61/779,773的權(quán)益，通過(guò)引用方式將其全部?jī)?nèi)容并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

概括而言，本公開(kāi)涉及太陽(yáng)能選擇性涂層，并且更具體而言，涉及用在太陽(yáng)能塔系統(tǒng)的組件中的太陽(yáng)能選擇性涂層。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)涉及一種具有波長(zhǎng)選擇性涂層的太陽(yáng)能接收器，該波長(zhǎng)選擇性涂層包括：第一擴(kuò)散阻擋層、金屬紅外線（IR）反射層、太陽(yáng)能吸收層、抗反射層和/或硬涂層保護(hù)層。

以高太陽(yáng)能吸收系數(shù)和低熱發(fā)射為特征的選擇性吸收器涂層可以用在太陽(yáng)能熱能應(yīng)用中，以將所捕獲的太陽(yáng)能輻射轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎脽崃俊？梢允褂没贑ERME（陶瓷/金屬混合物）的薄層系統(tǒng)。可以通過(guò)氣相沉積或者濺射來(lái)產(chǎn)生這種分層系統(tǒng)。

從基板表面開(kāi)始并且向涂層的外部發(fā)展的層系統(tǒng)可以包括下列層中的任何一種：金屬I(mǎi)R反射層、太陽(yáng)能吸收層、抗反射層和硬涂層保護(hù)層。金屬I(mǎi)R反射層可以包括在紅外線范圍中具有高反射性的金屬，例如，貴金屬或者難熔金屬硅化物。太陽(yáng)能吸收層可以包括CERMET。該CERMET可以包括金屬，例如，鉑、鎳、鈀、鎢、鉻或者鉬，該金屬嵌入在氧化物（例如，A1₂O₃或者SiO₃）中。抗反射層可以包括純氧化物，例如SiO₂或A1₂O₃。

此外，太陽(yáng)能選擇涂層可以包括粘接層，以提供涂層到基板的良好粘接。在一些實(shí)施例中，基板可以包括碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、不銹鋼或超合金。

大于600℃的操作溫度可以加速吸收層之內(nèi)的擴(kuò)散過(guò)程并且穿過(guò)太陽(yáng)能選擇性涂層的多個(gè)層。這些擴(kuò)散過(guò)程對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能起負(fù)面作用。在極其高的溫度處，來(lái)自基板的元素可以擴(kuò)散到吸收器涂層中，這可以引起該層特性的改變。例如，鐵、錳、鉬、鉻或鎳可以擴(kuò)散到該層系統(tǒng)中。

在所公開(kāi)主題的實(shí)施例中，提供了更加高效的選擇性涂層，其將相對(duì)高的太陽(yáng)能吸收率（例如，大于大約0.96）和相對(duì)低的熱發(fā)射率（例如，在700℃時(shí)小于大約0.07）相結(jié)合，并且理想地在戶外條件下熱穩(wěn)定的在600℃之上，這可以在大約600℃或者更高的操作溫度下允許太陽(yáng)能場(chǎng)操作效率的增加。

一些實(shí)施例涉及太陽(yáng)能選擇性涂層，該太陽(yáng)能選擇性涂層可以依次包括下列涂層：第一擴(kuò)散阻擋層，其包括至少一種擴(kuò)散阻擋材料；金屬I(mǎi)R反射層；太陽(yáng)能吸收層；以及抗反射層。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，太陽(yáng)能選擇性涂層可以在至少600℃的長(zhǎng)期操作溫度處針對(duì)AM1.5光譜具有至少95%的吸收率。太陽(yáng)能吸收層可以具有大約80nm到120nm之間的厚度。擴(kuò)散阻擋材料可以包括選自SiO_x、SiN、TiO₂、TiO_x、金屬/AlO_x?CERMET和金屬/SiO_x?CERMET中的至少一種。太陽(yáng)能選擇性涂層還可以包括與第一擴(kuò)散阻擋層相鄰的第二擴(kuò)散阻擋層。第一擴(kuò)散阻擋層和第二擴(kuò)散阻擋層中的一個(gè)可以包括選自SiO_x、SiN、TiO₂、TiO_x中的至少一種，而第一擴(kuò)散阻擋層和第二擴(kuò)散阻擋層中的另一個(gè)可以包括選自金屬/AlO_x?CERMET和金屬/SiO_x?CERMET中的至少一種。

在一些實(shí)施例中，太陽(yáng)能選擇性涂層還可以包括基板的自然氧化層。基板包括碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、不銹鋼或超合金中的至少一種。

IR反射層可以包括貴金屬和難熔金屬硅化物中的至少一種。太陽(yáng)能吸收層可以為CERMET層。CERMET層的陶瓷部分可以包括氧化鋁或氧化硅中的至少一種，并且CERMET層的金屬部分可以包括鉑、鎳、鈀、鎢、鉻或者鉬中的至少一種。在一些實(shí)施例中，太陽(yáng)能選擇性涂層還可以包括在IR反射層和太陽(yáng)能吸收層之間的第三擴(kuò)散阻擋層。第三擴(kuò)散阻擋層可以包括選自SiO_x、SiN、TiO₂、TiO_x中的至少一種。太陽(yáng)能選擇性涂層還可以包括硬涂層保護(hù)層。在一些實(shí)施例中，太陽(yáng)能吸收層是厚硬涂層保護(hù)層，并且太陽(yáng)能吸收層可以具有大于120nm的厚度。