[發明專利]一種Cr-Si-N-O太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 201811081750.0
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109341116A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 楊中周;劉靜;孫志強;余剛;汪洪
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: F24S70/225
• 分類號: F24S70/225;C23C14/35
• 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

本發明提供一種Cr?Si?N?O太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法。所述涂層從底層到表面依次包括基片、紅外反射層、吸收層和減反層，所述吸收層包括第一亞層、第二亞層和第三亞層，所述第一亞層與紅外反射層接觸，所述第三亞層與減反層接觸；所述第一亞層、第二亞層的材料為CrSiN；所述第三亞層的材料為CrSiNO；所述第一亞層中，其CrSi的含量大于N的含量；所述的第二亞層中，其CrSi的含量小于等于N的含量。所述涂層能夠提高太陽能選擇性吸收涂層的熱穩定性；所述的涂層經400℃大氣環境或者500℃真空環境(3.0x10^?3pa)退火2h處理之后，其吸收率均大于0.95，發射率均小于等于0.08(80℃)。

技術領域

本發明屬于太陽能利用技術領域，尤其涉及一種Cr-Si-N-O太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法。

背景技術

太陽能光譜選擇性吸收涂層是太陽能集熱器光熱轉換核心材料，在0.3μm-2.5μm的太陽光波段具有高吸收率，在2.5μm-50μm的紅外熱輻射波段具有低輻射率，可以實現對太陽能的高吸收低輻射散熱，最大限度將太陽能轉化為熱能。選擇性吸收涂層根據工作溫度的不同，可分為：低溫涂層(低于100℃)、中溫涂層(100-400℃)與高溫涂層(高于400℃)。低溫涂層主要用于太陽能熱水器，中溫涂層主要應用于工業過程產熱、海水淡化和太陽能熱水器，高溫涂層主要用于集中式太陽能熱發電。涂層的熱輻射損失與T⁴成正比例關系，因此涂層的熱穩定性也是集熱器至關重要的性能參數。

金屬氮化物或金屬氮氧化物因其優異的抗氧化性、熱穩定性和可調控光學性能，受到了廣泛的關注和研究。中國發明專利CN8510042提出一種Al-N/Al選擇性吸收涂層，吸收率可達0.93，發射率為0.06(100℃)，且用單個金屬Al靶制備，工藝簡單，成本低，在中低溫太陽能集熱管上得到了廣泛應用。但涂層熱穩定性差，在較高溫度下吸收層易氧化和相互擴散，影響涂層使用壽命。中國發明專利CN105222381.A提出一種Cr-N-O體系選擇性吸收涂層，吸收率達到0.90，發射率僅為0.025，但是涂層只能用于中低溫。

發明內容

本發明的主要目的在于，提供一種Cr-Si-N-O太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法，所要解決的技術問題是提高金屬氮(氧)化物吸收的光譜選擇性吸收涂層的熱穩定性，從而更加適于中高溫領域。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

依據本發明提出的一種Cr-Si-N-O太陽能選擇性吸收涂層，所述的涂層從底層到表面依次包括基片、紅外反射層、吸收層和減反層，所述的吸收層包括第一亞層、第二亞層和第三亞層，所述的第一亞層與紅外反射層接觸，所述的第三亞層與減反層接觸；所述的第一亞層、第二亞層的材料為CrSiN；所述的第三亞層的材料為CrSiNO。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

優選的，前述的Cr-Si-N-O太陽能選擇性吸收涂層，其中所述的第一亞層中，以原子個數計，其CrSi的含量大于N的含量；所述的第二亞層中，以原子個數計，其CrSi的含量小于等于N的含量；所述的第三亞層中，以原子個數計，其CrSi的含量小于等于N和O含量之和。

優選的，前述的Cr-Si-N-O太陽能選擇性吸收涂層，其中所述的基片為Cu、Al、不銹鋼或玻璃的一種或兩種以上的組合；所述的紅外反射層為Cu、W或Mo中的一種或兩種以上的組合；所述的減反層為SiO₂。

優選的，前述的Cr-Si-N-O太陽能選擇性吸收涂層，其中所述的基片的厚度為0.3-10mm；所述的紅外反射層、吸收層和減反層的總厚度為245-545nm。

優選的，前述的Cr-Si-N-O太陽能選擇性吸收涂層，其中所述的紅外反射層的厚度為120-300nm；所述的吸收層的厚度為75-155nm；所述的減反層的厚度為50-90nm。