[發(fā)明專利]一種太陽光譜選擇性吸收涂層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611235671.1
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106884145B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 王聰;寧玉平;王文文;孫瑩;宋平;滿紅亮;張翼麟;代蓓蓓
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/06;C23C14/10;C23C14/34;F24S70/225;F24S70/25;F24S70/30
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

一種太陽光譜選擇性吸收涂層,吸熱體基材為拋光的不銹鋼片；第一層是紅外反射層；第二層是吸收層；第三層是減反射層。該涂層的制備步驟如下：一：制備第一層紅外反射層；二：第二層的第一亞層類金屬層的制備和第二層的第二亞層類介質層的制備；三：制備第三層SiO₂減反射層，至此本涂層制備完成。本發(fā)明所提供的選擇性吸收涂層具有可見?近紅外波段高吸收率，紅外波段低發(fā)射率的特點，具有良好的高溫熱穩(wěn)定性和冷熱循環(huán)穩(wěn)定性。該涂層的制備工藝簡單，操作方便，易于控制，顯著降低生產成本。適用于高溫太陽能集熱管。

技術領域：

本發(fā)明提供一種太陽光譜選擇性吸收涂層及其制備方法，它具體涉及一種高溫太陽光譜選擇性吸收涂層及其制備技術，屬于太陽能光熱轉換技術領域。

背景技術：

太陽光譜選擇性吸收涂層具有在太陽光譜(0.3-2.5μm)高吸收，在中遠紅外波段(＞2.5μm)低發(fā)射的選擇吸收特性，是將太陽光能量轉換為熱能的功能薄膜。

隨著需求和技術的不斷發(fā)展，太陽能熱利用逐漸從低溫應用(≤100℃)的太陽能熱水器等，向中高溫應用(350℃-600℃)的太陽能熱發(fā)電方向發(fā)展。目前使用的中高溫太陽光譜選擇性吸收涂層，其吸收層是一種難熔金屬粒子團簇彌散于陶瓷介質層構成的金屬陶瓷層，如Mo-SiO₂,W-Al₂O₃。

但是金屬粒子團簇在高溫下容易發(fā)生氧化、擴散等，從而造成涂層的光學性能下降，甚至失效。基于過渡金屬的氮化物、氮氧化物具有極好的高溫熱穩(wěn)定性和耐氧化性，為了提高選擇性吸收涂層的高溫熱穩(wěn)定性，我們采用過渡金屬的氮化物和氮氧化物構成的吸收層替代金屬陶瓷吸收層。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種太陽光譜選擇性吸收涂層及其制備方法，適用于高溫(400℃-600℃)太陽能光熱轉換系統(tǒng)，該涂層的吸收率高，發(fā)射率低，熱穩(wěn)定性好，制備工藝簡單，操作方便，生產周期短。

為達到上述目的，本發(fā)明的一種太陽光譜選擇性吸收涂層，特別適用于高溫太陽能光熱轉換系統(tǒng)，該涂層在吸熱體基材表面由底部到頂部形成三層膜結構，每層膜的成分組成及厚度如下：

吸熱體基材為拋光的不銹鋼片(SS)；

第一層是紅外反射層，由50-250nm厚的金屬鉬(Mo)膜構成，紅外反射層對紅外波段光譜具有高反射特征，發(fā)射率低；

第二層是吸收層，分別為高折射率的第一亞層類金屬層和低折射率的第二亞層類介質層，第一亞層類金屬層的成分是Zr_x1Si_y1N_z1(鋯(Zr)、硅(Si)、氮(N)，x1、y1、z1分別表示Zr、Si、N元素的原子百分比)，厚度為34-57nm，其中各元素的原子百分比為：x1＝22.24％-29.43％，y1＝40.05％-44.29％，z1＝30.51％-33.46％，x1+y1+z1＝1；第二亞層類介質層的成分是Zr_x2Si_y2O_z2N_w(氧(O)，x2、y2、z2、w分別表示Zr、Si、O、N元素的原子百分比)，厚度為44-82nm，其中各元素的原子百分比為：x2＝5.77％-16.07％，y2＝13.16％-33.93％，z2＝27.99％-34.73％，w＝22.01％-51.64％，x2+y2+z2+w＝1；

第三層是減反射層，由厚度為61-159nm的SiO₂膜構成，采用Si靶，以氬氣為濺射氣體，氧氣為反應氣體，采用射頻反應濺射制備。

本發(fā)明一種太陽光譜選擇性吸收涂層的制備方法，制備步驟如下：

步驟一：制備第一層紅外反射層，采用Mo靶，以氬氣作為濺射氣體，采用直流濺射制備，控制濺射時間在吸熱體基材上沉積50-250nm的金屬Mo紅外反射層；