[發(fā)明專利]一種光譜選擇性高溫太陽能吸收涂層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910965110.4
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110643942B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高祥虎;劉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)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

1.一種光譜選擇性高溫太陽能吸收涂層，其特征在于：該涂層由拋光不銹鋼片構(gòu)成的吸熱體基底、金屬W構(gòu)成的紅外反射層、HfNbTaTiZrN構(gòu)成的主吸收層、HfNbTaTiZrNO構(gòu)成的次吸收層和Al₂O₃構(gòu)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Hf、Nb、Ta、Ti、Zr通過熔煉法制備的HfNbTaTiZr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Hf、Nb、Ta、Ti、Zr通過熔煉法制備的HfNbTaTiZr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40~65 nm；所述主吸收層的厚度為35~60 nm；所述次吸收層的厚度為45~75 nm；所述減反射層的厚度為35~76 nm；所述HfNbTaTiZr高熵合金是指將等摩爾比的金屬Hf、Nb、Ta、Ti、Zr放入石墨坩堝內(nèi)，然后將其放入真空熔煉爐并抽真空至4×10^-6~7×10^-6 Torr，于3000~3500℃熔融后澆筑成型，經(jīng)切割、打磨即得。

2.如權(quán)利要求1所述的一種光譜選擇性高溫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(jìn)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W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(shù)：真空室預(yù)抽本底真空至3.5×10^-6~6.5×10^-6Torr；W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(jìn)氣量為20~60 sccm，沉積W厚度為40~65 nm；

⑶在所述紅外反射層上制備主吸收層：以純度為99.9%的HfNbTaTiZr高熵合金作為濺射靶材，在氬氣與氮?dú)鈿夥罩胁捎蒙漕l反應(yīng)磁控濺射方法制得；其中工作參數(shù)：HfNbTaTiZr靶材的濺射功率密度為3.0~6.5 W/cm² ，濺射沉積時氬氣的進(jìn)氣量為20~60 sccm，氮?dú)獾倪M(jìn)氣量為2~6 sccm，沉積HfNbTaTiZrN的厚度為35~60 nm；

⑷在所述主吸收層上制備次吸收層：以純度為99.9%的HfNbTaTiZr高熵合金作為濺射靶材，在氬氣和氮?dú)饧把鯕鈿夥罩胁捎蒙漕l反應(yīng)磁控濺射方法制得；其中工作參數(shù)：HfNbTaTiZr靶材的濺射功率密度為3.0~6.5 W/cm² ，濺射沉積時氬氣的進(jìn)氣量為20~60sccm，氮?dú)獾倪M(jìn)氣量為3~10sccm，氧氣的進(jìn)氣量為2~8sccm，沉積HfNbTaTiZrNO厚度為45~75nm；

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(shù)：Al₂O₃靶材的濺射功率密度為5~10 W/cm² ，濺射沉積時氬氣的進(jìn)氣量為20~60 sccm，沉積厚度為35~76 nm。

3.如權(quán)利要求2所述的一種光譜選擇性高溫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(zhì)后，分別在丙酮和無水乙醇中超聲清洗10~20分鐘，氮?dú)獯蹈杀４妗?/p>