[發明專利]在空氣中熱穩定性能良好的太陽能吸收涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201910965107.2
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110643941B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 高祥虎;劉剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/08;C23C14/16;C23C14/35;F24S70/25
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 曹向東

1.在空氣中熱穩定性能良好的太陽能吸收涂層，其特征在于：該涂層依次由拋光不銹鋼片構成的吸熱體基底、金屬Mo構成的紅外反射層、TiSiCrZrHfN構成的主吸收層、TiSiCrZrHfNO構成的次吸收層和Al₂O₃構成的減反射層組成；所述主吸收層是指采用等摩爾比的金屬Ti、Si、Cr、Zr、Hf通過熔煉法制備的TiSiCrZrHf高熵合金的氮化物；所述次吸收層是指采用等摩爾比的金屬Ti、Si、Cr、Zr、Hf通過熔煉法制備的TiSiCrZrHf高熵合金的氮氧化物；所述吸熱體基底的粗糙度值為0.5~3 nm；所述紅外反射層的厚度為35~70 nm；所述主吸收層的厚度為25~55 nm；所述次吸收層的厚度為25~50 nm；所述減反射層的厚度為35~70nm；所述TiSiCrZrHf高熵合金是指將等摩爾比的金屬Ti、Si、Cr、Zr、Hf放入石墨坩堝內，然后將其放入真空熔煉爐并抽真空至3.5×10^-6~7×10^-6 Torr，于2300~2800℃熔融后澆筑成型，經切割、打磨即得。

2.如權利要求1所述的在空氣中熱穩定性能良好的太陽能吸收涂層的制備方法，包括以下步驟：

⑴對吸熱體基底進行處理；

⑵在處理后的所述吸熱體基底上制備紅外反射層：以純度為99.99%的Mo作為磁控濺射靶材，在氬氣氣氛中采用直流磁控濺射方法制得；其中工作參數：真空室預抽本底真空至3.5×10^-6~6.5×10^-6Torr；Mo靶材的濺射功率密度為4.5~7.5 W/m²，濺射沉積時氬氣的進氣量為20~60 sccm，沉積Mo厚度為35~70 nm；

⑶在所述紅外反射層上制備主吸收層：以純度為99.9%的TiSiCrZrHf高熵合金作為濺射靶材，在氬氣與氮氣氣氛中采用射頻反應磁控濺射方法制得；其中工作參數：TiSiCrZrHf靶材的濺射功率密度為3.0~6.5W/cm²，濺射沉積時氬氣的進氣量為20~60 sccm，氮氣的進氣量為2~6sccm，沉積TiSiCrZrHfN的厚度為25~55 nm；

⑷在所述主吸收層上制備次吸收層：以純度為99.9%的TiSiCrZrHf高熵合金作為濺射靶材，在氬氣和氮氣及氧氣氣氛中采用射頻反應磁控濺射方法制得；其中工作參數：TiSiCrZrHf靶材的濺射功率密度為3.0~6.5W/cm²，濺射沉積時氬氣的進氣量為20~60sccm，氮氣的進氣量為3~10sccm，氧氣的進氣量為2~8sccm，沉積TiSiCrZrHfNO厚度為25~50 nm；

⑸在所述次吸收層上制備減反射層：以純度99.99%的Al₂O₃作為磁控濺射靶材，在氬氣氣氛中采用射頻磁控濺射方法制得；其中工作參數：Al₂O₃靶材的濺射功率密度為5.5~10W/cm²，濺射沉積時氬氣的進氣量為20~60 sccm，沉積厚度為35~70 nm。

3.如權利要求2所述的在空氣中熱穩定性能良好的太陽能吸收涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟⑴中吸熱體基底的處理是指去除基底拋光不銹鋼片表面附著的雜質后，分別在丙酮和無水乙醇中超聲清洗10~20分鐘，氮氣吹干保存。