[發明專利]一種耐高溫高性能太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201811089083.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109373619A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 鄒長偉;唐曉山;梁楓;田燦鑫
• 申請（專利權）人: 嶺南師范學院
• 主分類號: F24S70/225
• 分類號: F24S70/225;F24S70/25;F24S70/30;C23C14/06;C23C14/10;C23C14/35
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

本發明涉及一種耐高溫高性能太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法和應用。所述太陽能選擇性吸收涂層具有如下多層陶瓷金屬復合結構：從基體到涂層表面依次為基體、紅外反射層、吸收層和減反層，所述吸收層包括第一亞層和第二亞層，所述第一亞層為高金屬體積分數的ZrSiN層；所述第二亞層為低金屬體積分數的ZrSiON層。本發明提供的太陽能選擇性吸收涂層具有高吸收效率和低發射率，涂層的吸收效率在0.92以上，常溫下發射率保持0.06以下；且具有多層結構，可使涂層在高溫環境下保持良好的光學性能，在500^oC真空500h退火后保持0.17以下的發射率，具有良好的高溫穩定性能。

技術領域

本發明屬于選擇性吸收涂層技術領域，具體涉及一種耐高溫高性能太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法和應用。

背景技術

隨著人類文明的發展，對于能源需求量也逐漸增加，在存在便利的同時也出現各種能源的問題。為解決能源使用帶來負面影響 的環境問題，世界各國都積極努力開發清潔環保的新能源，如風能，核能，地熱能，太陽能等清潔能源。從安全方面考慮核能存在極大的問題，而太陽能作為一種新型潔凈，取之不盡，用之不竭的能源得到科學家以及眾多學者們的青睞，太陽能的利用將成為當今社會能源利用的主流。

根據科學的數據分析，太陽向宇宙空間發射的輻射功率為3.8×1023KW，而到達地球表面的能量為8×1013J，相當于燃燒500萬噸煤釋放出來的能量。雖然達到地球上的能量不足與太陽發射出來的能量相比，但也是非常可觀的。根據目前全球對太陽能的利用，始終擺脫不了效率低的瓶頸問題。由此可見優化太陽能轉化器是非常需要的，太陽能集熱器作為太陽能利用的中樞紐帶起到至關重要的作用，而太陽能光譜選擇吸收涂層也是作為太陽能集熱器中關鍵角色，是提高太陽能吸收的關鍵部位，也是太陽能高效利用的關鍵。按照溫度可將太陽能選擇性吸收涂層分為低溫太陽能選擇性吸收涂層，中溫太陽能選擇性吸收涂層，高溫太陽能選擇性吸收涂層。其中低溫太陽能選擇性吸收涂層主要應用于太陽能熱水器中，中溫太陽能選擇性吸收涂層主要應用于大型太陽能熱水器中，高溫太陽能選擇性吸收涂層可應用于太陽能發電裝置以及高溫產熱太陽能熱水器上。

由于目前對太陽能利用效率尚處于瓶頸階段，所以，發明有必要提供一種耐高溫高性能的太陽能光譜選擇性吸收涂層。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中太陽能利用效率低的缺陷和不足，提供一種耐高溫高性能太陽能選擇性吸收涂層。本發明提供的太陽能選擇性吸收涂層結構依次設計為基體，紅外反射層，吸收層和減反層，在波長為300-2500nm范圍內，具有高吸收率，低發射率等優點，具有非常大的應用潛在價值。

本發明的另一目的在于提供上述太陽能選擇性吸收涂層的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述太陽能選擇性吸收涂層在太陽能發電裝置或高溫產熱太陽能熱水器中的應用。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種耐高溫高性能太陽能選擇性吸收涂層，所述太陽能選擇性吸收涂層具有如下多層陶瓷金屬復合結構：依次設置在基體上的紅外反射層、吸收層和減反層，所述吸收層包括第一亞層和第二亞層，所述第一亞層為高金屬體積分數的ZrSiN層，所述ZrSiN層中：Zr元素的原子百分數為24~35%，Si元素的原子百分數為30~42%，N元素的原子百分數為30~45%；所述第二亞層為低金屬體積分數的ZrSiON層，所述ZrSiON層中，Zr元素的原子百分數為10~15%，Si元素的原子百分數為25~30%，N元素的原子百分數為32~38%，O元素的原子百分數為22~28%。

本發明提供的太陽能選擇性吸收涂層具有高吸收效率和低發射率，涂層的吸收效率在0.92以上，常溫下發射率保持0.06以下；且具有多層結構，可使涂層在高溫環境下保持良好的光學性能，本發明提供的涂層在500^oC真空500h退火后保持0.17以下的發射率，具有良好的穩定性能。