[發(fā)明專利]覆有TiN/TiSiN/SiN薄膜涂層的太陽能高效吸收復合材料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810864646.2
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN108950495A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王朝勇;李艷華;郝世明;劉志清;黃曉亞;潘慧;路一帆;陳庚陽;馬培芳
• 申請（專利權(quán)）人: 河南城建學院
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/14;C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

本發(fā)明屬太陽能吸收材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種覆有TiN/TiSiN/SiN薄膜涂層的太陽能高效吸收復合材料的制備方法，該制備方法包括基材處理、銀膜涂覆、鍍TiN/TiSiN/SiN膜等步驟，在300℃下依次鍍出TiN膜、TiSiN膜和SiN膜，最終得到復合材料。本發(fā)明制備的復合材料可有效將吸收太陽能，為將光能轉(zhuǎn)化為熱能/電能的設(shè)備提供了良好的材料保證，應(yīng)用前景良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能吸收材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種覆有TiN/TiSiN/SiN薄膜涂層的太陽能高效吸收復合材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著世界人口數(shù)量的增加及其對現(xiàn)有石油等能源的長時間利用，石油能源供給逐漸緊張起來，各類能源的不合理利用也使得環(huán)境遭受巨大壓力，因此人們必須在合理高效利用現(xiàn)有能源的同時不斷開發(fā)新能源。太陽能是一種含量豐富且無污染的天然能源，是國際公認的競爭力巨大的未來能源之一。太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)是最簡單、直接的能量轉(zhuǎn)換方法，該技術(shù)發(fā)展較早且應(yīng)用廣泛。由于太陽能的能量密度較低，因此必須利用太陽能集熱器等技術(shù)來提高光熱轉(zhuǎn)換率，從而實現(xiàn)太陽能的充分有效利用。涂覆光熱涂層是提高現(xiàn)有太陽能集熱材料的性能的主要手段之一。

由于地球表現(xiàn)接收的太陽輻射主要分布在300nm到2500nm左右的光譜區(qū)域內(nèi)，其中在波長500nm到600nm之間的能量密度最大，是最理想的光熱轉(zhuǎn)化區(qū)域范圍。為了盡可能的高效利用太陽發(fā)射能，科研工作者們設(shè)計出了太陽能選擇性吸收光熱涂層材料，該涂層材料不僅對太陽能輻射有高效的吸收能力，而且其自身的熱輻射損失很低。

現(xiàn)有技術(shù)中，太陽能涂層的制備方法包括涂料涂覆法和溶膠凝膠法，其中涂料涂覆法技術(shù)產(chǎn)生較早，但是利用該方法制備的涂層具有很高的發(fā)射率，導致熱輻射損失較大；溶膠凝膠法雖然可以降低涂層的熱輻射損失，但是該方法制備需要重新開發(fā)新的相關(guān)的太陽能材料板，無法做到現(xiàn)有材料的再利用。為了提高材料的吸收效率，我們需要開發(fā)一種能夠利用現(xiàn)有設(shè)備涂覆低熱輻射損失涂層材料的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的一種覆有TiN/TiSiN/SiN薄膜涂層的太陽能高效吸收復合材料的制備方法，該方法能以現(xiàn)有技術(shù)中的材料為基材，實現(xiàn)現(xiàn)有基材的再利用，不需要額外開發(fā)新基材，開發(fā)了一種新的能夠利用現(xiàn)有設(shè)備涂覆低熱輻射損失涂層材料的方法。

本發(fā)明的目的是提供一種覆有TiN/TiSiN/SiN薄膜涂層的太陽能高效吸收復合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，基材處理

清洗、干燥基材，獲得潔凈基材；

S2，銀膜涂覆

通過離子濺射儀在所述潔凈基材表面沉積銀膜，得到銀涂覆基材；離子濺射儀的濺射條件為：氬氣作為填充氣體，真空度為0.1MPa，電流25mA，沉積時間為15～20min；

S3，鍍TiN/TiSiN/SiN膜

銀涂覆基材在乙醇溶液中浸泡，取出后60℃烘干，得到干燥銀涂覆基材，并置于磁控濺射儀內(nèi)；

采用Ti靶，以磁控濺射的方式在銀涂覆基材表面鍍TiN膜，濺射氣氛為氮氣和氬氣的混合氣體，得到TiN材料；

采用Ti靶和Si靶，以共濺射的方式在TiN材料表面鍍TiSiN膜，濺射氣氛為氮氣和氬氣的混合氣體，得到TiN/TiSiN材料；

最后采用Si靶，以磁控濺射的方式在銀涂覆基材表面鍍SiN膜，濺射氣氛為氮氣和氬氣的混合氣體，得到覆有TiN/TiSiN/SiN薄膜涂層的太陽能高效吸收復合材料。

優(yōu)選的，上述覆有TiN/TiSiN/SiN薄膜涂層的太陽能高效吸收復合材料的制備方法，S1中清洗、干燥基材的具體方法如下：將基材浸泡于2mol/L的氫氧化鈉溶液中，超聲清洗10min，取出后再用清水沖洗，60℃烘干并冷卻至室溫，獲得潔凈基材。