[實用新型]一種雙吸收層太陽光譜選擇性吸收涂層

有效

• 申請號: 201420736977.5
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN204478557U
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 孫志強;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;B32B15/04;B32B33/00;C23C14/35;C23C14/14
• 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

本實用新型涉及光譜選擇性吸收涂層領域，尤其是一種雙吸收層太陽光譜選擇性吸收涂層。

背景技術

太陽光譜選擇性吸收涂層是實現太陽能光熱轉換的核心材料，一方面，它在太陽光波段(0.3μm-2.5μm)具有高的吸收率，吸收太陽光能量將其轉換為熱能，另一方面，它在紅外熱輻射波段(2.5μm-50μm)具有低的輻射率，有效抑制輻射散熱。衡量涂層選擇性吸收性能的重要指標之一是太陽光譜吸收率α與紅外輻射率ε(T)之比，α/ε，α/ε值越大越適合200℃以上的中高溫應用。

目前，太陽能集熱器采用的光譜選擇性涂層膜系結構一般可以概括為基底/紅外反射層/太陽光譜吸收層/表面減反射層。紅外反射層為高導電率金屬，對紅外光譜有很高的反射率，是涂層獲得低輻射性能的主要原因；表面減反層降低涂層與空氣界面處太陽光的反射，使更多的太陽光能量進入吸收層，增加了太陽光譜吸收率，進而提高集熱效率。

目前市場上出現的選擇性吸收涂層中吸收層材料主要有Cr₂O₃-Cr、AlN-Al(NiO_x、TiN)、Al(Mo、W、Ni、Co)-Al₂O₃、Al₂O₃-Mo-Al₂O₃、NiCrN_xO_y，TiN_xO_y等，其中NiCrN_xO_y、TiN_xO_y使用較多。中國專利公開號CN1584445A中采用成分漸變NiCrN_xO_y，太陽光譜吸收率最高為92％，輻射率最低為10％，α/ε最大9.2；中國專利公開號CN101240944A、CN201196495Y中，通過精確調控氮氧比，獲得吸收率96％，輻射率4％的基于多層梯度TiN_xO_y吸收的選擇性涂層，α/ε(80℃)最大24，主要適合200℃以下的低溫應用。Al(Mo、W、Ni、Co、NiO_x、TiN)-Al₂O₃、Al₂O₃-Mo-Al₂O₃等金屬陶瓷和薄金屬干涉膜系的共同的特點是涂層高的吸收率和低的輻射?率是通過嚴格控制復合材料成分，金屬或金屬氮化物顆粒尺寸、形狀，或者金屬薄膜生長過程中連續或不連續的島狀或其他形態結構等而獲得的，制造工藝復雜，并且工藝穩定性對涂層性能影響較大，不容易獲得性能優異的涂層，導致太陽光譜吸收率α高的同時(一般高于90％)，紅外輻射率ε(T)也較高(一般高于5％，80℃)，而且從太陽光吸收到紅外反射的過渡區較寬，紅外輻射率ε(T)隨溫度上升較快(中高溫區大于10％)，α/ε一般小于20。因此當涂層應用于聚焦比較低的集熱器，普遍存在工作溫度200℃以上時集熱器光熱轉換效率較低的問題。

發明內容

本實用新型提供了一種雙吸收層太陽光譜選擇性吸收涂層，該涂層輻射率低，太陽光譜吸收率α與紅外輻射率ε(T)之比高，適合200℃以上的中高溫應用。

本實用新型的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

通過一種雙吸收層太陽光譜選擇性吸收涂層，包括基底層；在基底層自下而上依次排布有紅外反射層、雙結構吸收層和減反層；所述的雙結構吸收層自下而上依次包括高折射率吸收亞層與低折射率吸收亞層；其中：所述紅外反射層的材料為導電金屬。

上述的雙吸收層太陽光譜選擇性吸收涂層中，所述高折射率吸收亞層的材料為CrN_x，所述CrN_x在350nm～2500nm的波長范圍內折射率為2.4～4.4，在350～1250nm的波長范圍內消光系數為1.76～1.24，大于2000nm的波長的消光系數小于0.9。

上述的雙吸收層太陽光譜選擇性吸收涂層中，所述低折射率吸收亞層的材料為CrN_xO_y，所述CrN_xO_y在350nm-2500nm的波長范圍內折射率為2.2～2.4，在350～1250nm的波長范圍內消光系數為0.52～0.11，大于2000nm的波長的消光系數小于0.07。