[發(fā)明專利]Mo/Si/SiO2太陽能選擇性吸收涂層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710893020.X
• 申請(qǐng)日: 2017-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN107699848B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閔捷;程旭東;張運(yùn)華;熊劍;袁頌東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C4/134
• 分類號(hào): C23C4/134;C23C4/067;C23C24/02;C23C18/12;C23C28/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 肖珍

本發(fā)明公開一種Mo/Si/SiO₂太陽能選擇性吸收涂層的制備方法。所述涂層以Cu板作為基體材料；先以等離子噴涂技術(shù)在基體表面制備一層Mo/Si/SiO₂金屬陶瓷層；再以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的HF溶液為腐蝕劑，使Mo/Si/SiO₂金屬陶瓷層表面形成大量均勻的微納米級(jí)孔隙；再通過超音速噴涂技術(shù)將Mo沉積在Mo/Si/SiO₂金屬陶瓷層表面，使Mo滲入到Mo/Si/SiO₂金屬陶瓷層的微納米級(jí)孔隙中；最后在其表面覆蓋一層Al₂O₃減反層來增加可見光的吸收、減少紅外輻射。該Mo/Si/SiO₂太陽能選擇性吸收涂層材料結(jié)構(gòu)簡單，兼具生產(chǎn)成本和施工便利性等優(yōu)勢(shì)，提高了涂層的高溫穩(wěn)定性，有利于太陽能清潔能源利用的發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Mo/Si/SiO₂太陽能選擇性吸收涂層的制備方法。

背景技術(shù)

太陽能選擇性吸收涂層在低溫范圍內(nèi)應(yīng)用，其相關(guān)技術(shù)比較成熟，用于平板式和真空管太陽能熱水器；相對(duì)而言，中高溫太陽能選擇性吸收涂層材料的研究尚處于起步階段，用于太陽能熱發(fā)電。太陽能熱發(fā)電是太陽能轉(zhuǎn)換的核心技術(shù)之一，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景；太陽能選擇性吸收涂層是提高太陽能熱發(fā)電集熱器工作效率的關(guān)鍵材料。中高溫太陽能選擇性吸收涂層的應(yīng)用能極大地推動(dòng)太陽能光熱技術(shù)在不同工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

隨著高溫太陽能選擇吸收涂層在高溫光-熱-電領(lǐng)域的深入應(yīng)用，流動(dòng)介質(zhì)的溫度升高可以顯著提高發(fā)電效率，隨之而來的是要求選擇性吸收涂層的使用溫度越來越高，對(duì)滿足高溫 (大于500℃)條件下太陽能選擇性吸收涂層的研究越來越迫切。由于目前光熱發(fā)電成本較高，急需開發(fā)性價(jià)比較高的新材料、新工藝和新技術(shù)。與相對(duì)成熟的低溫吸收涂層技術(shù)相比，研發(fā)中高溫選擇性吸收涂層面臨著更大的挑戰(zhàn)，如材料在高溫下的氧化、循環(huán)使用后光學(xué)性能下降、高溫下膜層開裂脫落等問題。本發(fā)明研制出一種高溫環(huán)境下使用的太陽能選擇性吸收涂層，利用簡單，能工業(yè)化的工藝制備出符合吸收率大于0.90，發(fā)射率小于0.10的太陽能穩(wěn)定選擇性吸收涂層，耐高溫氧化、耐候、耐大氣鹽霧及酸雨腐蝕。

金屬陶瓷層作為中高溫太陽能吸收涂層材料，以其“在可見光波段高的吸收率和紅外光波段低的發(fā)射率”這一特性而備受關(guān)注。Cu，Au，Ni，Mo，Cr，Co，Pt，W和SiO₂，Al₂O₃，MgO等一大批金屬-絕緣體復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于太陽能選擇性吸收涂層。吸收層的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了從單一組分吸收層到多層漸變吸收層再到雙吸收層涂層的發(fā)展。經(jīng)涂層結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，其選擇性吸收性能和耐候性能有所改進(jìn)，涂層吸收率一般在0.8左右，發(fā)射率一般在0.2左右。

隨著太陽能選擇性吸收涂層在高溫領(lǐng)域應(yīng)用的滲入研究，很多新工藝(如射頻濺射和磁控濺射等)制備的涂層，在吸收率和發(fā)射率方面得到了大幅度優(yōu)化：20世紀(jì)80年代采用射頻濺射工藝制備高溫太陽能選擇性吸收涂層，金屬陶瓷層主要以Al₂O₃陶瓷介質(zhì)作為基體，過渡性金屬作為填充相，主要有Ni-Al₂O₃、Co-Al₂O₃、Pt-Al₂O₃、Mo-Al₂O₃等；20世紀(jì)90年代以來，在AlN-Al的基礎(chǔ)上，又研制出了M(金屬)-AlN的金屬陶瓷選擇性吸收涂層，先采用直流濺射沉積AlN介質(zhì)為基體的金屬陶瓷選擇性吸收涂層，再采用共濺法將W、不銹鋼等金屬粒子注入陶瓷基體，增大了濺射速度，其吸收率>0.91、發(fā)射率<0.12，且在500℃條件下穩(wěn)定，適用于中高溫的太陽能集熱塔，是目前報(bào)道最有前景的太陽能吸收材料。上述先進(jìn)工藝涂層采用射頻或?yàn)R射鍍膜技術(shù)，雖其光學(xué)性能與熱穩(wěn)定性均良好，但對(duì)工件的形狀要求較高且成本很高，不適宜大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。