[發明專利]太陽能集熱管的選擇性吸收涂層鍍膜方法

有效

• 申請號: 202010141002.8
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN112063990B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 韓成明;薛道榮
• 申請（專利權）人: 北京道榮新興能源有限公司;河北道榮新能源科技有限公司
• 主分類號: C23C14/58
• 分類號: C23C14/58;C23C14/16;C23C14/35;C23C14/10;C23C14/08;F24S70/25;F24S70/225;F24S10/40
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 李林

本發明提供一種太陽能集熱管的選擇性吸收涂層鍍膜方法，在內管的吸熱段的外壁依次濺射靶材而形成紅外反射層、低電阻層、過渡層、高電阻層和減反層；在低電阻層、過渡層、高電阻層和減反層的靶材中分別摻雜了一定比例的金屬釩；對所述低電阻層、過渡層、高電阻層和減反層進行高溫氧化熱處理，使金屬釩完全氧化為二氧化釩，并使低電阻層、過渡層、高電阻層和減反層中分別摻雜了占各自總量2％～40％摩爾比的二氧化釩。

技術領域

本發明涉及一種太陽能集熱管的選擇性吸收涂層鍍膜方法。

背景技術

全玻璃真空太陽能集熱管發展了30余年，形成了太陽能光熱利用領域，并在太陽能熱水應用中得到廣泛的應用。

影響全玻璃真空集熱管熱性能的主要因素之一為選擇性吸收涂層的設計與工藝。目前常規全玻璃真空太陽能集熱管選擇性吸收涂層工藝主要有兩種，一種是以鋁靶或鋁合金靶為濺射靶材，實施的鋁-氮鋁選擇性吸收涂層磁控濺射鍍膜工藝；另一種是銅靶、鋁靶和不銹鋼靶為主的銅-鋁-不銹鋼三靶磁控濺射工藝，多采用氮氣或氮氧混合氣體作為反應氣體。

無論是采用單靶磁控濺射工藝，還是三靶磁控濺射工藝，影響涂層性能的主要包括選擇性吸收涂層的三層結構，即以銅或鋁或鋁合金為主的金屬紅外反射層，以鋁或鋁和不銹鋼為主的金屬及金屬氧化物或氮化物，或氮氧化物組成的包括低電阻層、過渡層、高電阻層的吸收層，以及金屬鋁氧化物或氮氧化物組成的減反射層。

現有工藝采用磁控濺射鍍膜過程中，特別是在鍍金屬鋁氧化物的減反射層時，由于最佳的鍍膜工藝應控制在濺射工藝反應氣體工藝拐點位置，但在實際操作中，由于濺射靶的中毒問題，以及現有電源，以及工藝控制穩定性問題，很難將工藝控制在拐點位置。為此，實際工藝操作中，一般將減反射層工藝控制在工藝拐點以上10V左右，而此時濺射出來的是含有大量金屬鋁參雜的鋁或鋁合金氧化物，而不是完全的介質層作為減反射層使用，此時，難以形成較高吸收比的選擇性吸收涂層，但此時減反射層濺射速度可以達到10-20nm/min，可以有效降低減反射層的鍍膜時間。

另一種工藝則為采用過量反應氣體的方法，將減反射層工藝控制拐點以下，可以得到高摩爾比的金屬氧化物介質層作為減反射層。但該工藝因在拐點以下，磁控濺射靶處于靶中毒狀態，必然導致濺射靶濺射速度由拐點以上10-20nm/min急速下降到拐點以下1nm/min以下。為得到合理厚度的減反射層，使選擇性吸收涂層性能達到最佳，一般需要80-120nm厚度減反射層，增加工藝時間60分鐘以上，嚴重影響了工藝效率，顯著增加了成本。

為此，如何在現有工藝條件下，能夠顯著提升減反射層工藝性能，進而實現高性價比的選擇性吸收涂層工藝和集熱管產品，是目前太陽能集熱管生產廠家始終面臨的，需要解決的技術工藝問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種太陽能集熱管的選擇性吸收涂層鍍膜方法，通過增加高溫氧化工藝步驟，既能夠提高選擇性吸收涂層的工藝性能，又保證具有較高的工藝效率。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種太陽能集熱管的選擇性吸收涂層鍍膜方法，所述太陽能集熱管具有密閉連接的內管與罩玻璃管，其特征在于：

在內管的吸熱段的外壁依次濺射靶材而形成紅外反射層、低電阻層、過渡層、高電阻層和減反層；在低電阻層、過渡層、高電阻層和減反層的靶材中分別摻雜了一定比例的金屬釩；

對所述低電阻層、過渡層、高電阻層和減反層進行高溫氧化熱處理，使金屬釩完全氧化為二氧化釩，并使低電阻層、過渡層、高電阻層和減反層中分別摻雜了占各自總量2％～40％摩爾比的二氧化釩。

所述的太陽能集熱管的選擇性吸收涂層鍍膜方法，其特征在于，在所述內管的吸熱段與罩玻璃管之間形成真空夾層。