專利名稱：NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能光譜選擇性吸收涂層，特別是關(guān)于一種利用直流磁控反應(yīng)濺射制備的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層。
背景技術(shù)：
隨著新能源的推廣和普及，以及科技的進(jìn)步和發(fā)展，太陽能與建筑一體化對太陽熱水器技術(shù)要求越來越高，市場需求越來越迫切。相對于真空管太陽能熱水器產(chǎn)品而言，平板產(chǎn)品具有安全、可靠、高效、承壓、更適于與建筑相融合，更有利于推動建筑一體化的發(fā)展。而集熱板是平板太陽能集熱器的核心部件，為了使集熱板可以最大限度地吸收輻射能并將其轉(zhuǎn)換成熱能，開發(fā)和應(yīng)用平板太陽能選擇性吸收涂層成為發(fā)展平板集熱器的關(guān)鍵。 常用的平板集熱器涂層的制備工藝有陽極氧化法、電鍍黑鉻法和真空電子束沉積。陽極氧化法和電鍍黑鉻法具有工藝復(fù)雜、手工操作多、工藝設(shè)計和生產(chǎn)不易控制、污染環(huán)境、涂層發(fā)射率高等缺點，因此，它們不適合對有精確要求的選擇性吸收薄膜的制備。真空電子束沉積法，是國際市場上的高端太陽能集熱器產(chǎn)品吸收膜，即卷繞制造的藍(lán)膜生產(chǎn)技術(shù)。藍(lán)膜的光學(xué)性能很好，但是涂層的生產(chǎn)成本也較高。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種能滿足環(huán)保要求、制作工藝簡單、成本較低，并且能與建筑一體化的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層，其特征在于它包括一基底，所述基底上通過直流磁控反應(yīng)濺射法由內(nèi)向外依次設(shè)置有一過渡層、一紅外反射層、一吸收層和一減反射層；所述吸收層由第一亞層和第二亞層構(gòu)成。所述基底采用鋁、銅和不銹鋼基底中的一種。所述過渡層為CrN、CrON, SiN和SiON層中的一種，其厚度為20 IOOnm ;所述減反射層為CrON和SiON介質(zhì)層中的一種，其厚度為20 IOOnm ;所述過渡層的厚度小于所述減反射層的厚度。所述吸收層的第一亞層和第二亞層均為CrON+NiCrON膜和SiON+NiCrON膜中的一種，第一亞層和第二亞層的厚度均為50 IOOnm ;所述第一亞層中NiCr含量的體積百分比大于所述第二亞層中NiCr含量的體積百分比；所述第一亞層中NiCr含量的體積百分比為20 35%，所述第二亞層中NiCr含量的體積百分比為10 25%。所述紅外反射層為Cu層、Al層中的一種，其厚度為50 200nm。本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型由于采用NiCr合金和Cr材料作為導(dǎo)電粒子，利用直流磁控反應(yīng)濺射法在基底上依次制備過渡層、紅外反射層、吸收層和減反射層，具有沉積速率高、生產(chǎn)周期短的優(yōu)點，采用的材料能滿足環(huán)保要求。2、本實用新型由于吸收層包括第一亞層和第二亞層，第一亞層和第二亞層均由NiCrON+CrON(或SiON)膜構(gòu)成，而CrON-NiCrON光譜選擇性吸收涂層的光學(xué)性能參數(shù)比較好，且顏色可調(diào)節(jié)，附著力良好。3、本實用新型由于過渡層和減反射層均可以采用CrON，CrON具有較高的耐腐蝕性、更好的附著力和均一的結(jié)構(gòu)，而且CrON薄膜會隨著厚度的變化而呈現(xiàn)不同的顏色，實現(xiàn)了太陽能利用與建筑一體化。4、本實用新型的平板太陽能光譜選擇性吸收涂層具有較好的光譜選擇性吸收特性，該涂層具有很好的抗腐蝕性能，該涂層在非真空條件的使用溫度為300攝氏度，該涂層除用于平板也可用于真空條件下使用，涂層色彩豐富，也可作為功能型建筑材料表面涂層。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于太陽能熱利用材料技術(shù)領(lǐng)域中。

圖I是本實用新型的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖I所示，本實用新型的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層包括一基底1，基底I上通過直流磁控反應(yīng)濺射法由內(nèi)向外依次設(shè)置有一過渡層2、一紅外反射層3、一吸收層4和一減反射層5。其中，吸收層4由第一亞層和第二亞層構(gòu)成。上述實施例中，基底I可以采用鋁、銅或不銹鋼基底。上述各實施例中，過渡層2為CrN、CrON, SiN或SiON層，其厚度為20 IOOnm ；紅外反射層3為Cu層或Al層，其厚度為50 200nm ;吸收層4的第一亞層和第二亞層均為NiCrON+CrON(或SiON)膜，第一亞層和第二亞層的厚度均為50 IOOnm ;減反射層5為CrON或SiON介質(zhì)層，其厚度為20 lOOnm。其中，第一亞層中NiCr含量的體積百分比大于第二亞層中NiCr含量的體積百分比；第一亞層中NiCr含量的體積百分比為20 35%，第二亞層中NiCr含量的體積百分比為10 25%。上述實施例中，過渡層2的厚度小于減反射層5的厚度。綜上所述，本實用新型的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層在使用時，其太陽能吸收率可以達(dá)到93 95%，發(fā)射率為O. 08 O. 10 ;外觀一致，性能穩(wěn)定；避免了傳統(tǒng)陽極氧化法造成的環(huán)境污染，并提高了綜合性能。本實用新型的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層制備方法，采用NiCr合金作為導(dǎo)電粒子，采用金屬氮氧化合物NiCrON、CrON作為減反射層來制備導(dǎo)電粒子陶瓷復(fù)合吸收涂層，其包括以下步驟I)選擇基底1，在基底I上采用金屬靶直流磁控濺射方法制備過渡層2。2)在過渡層2上采用金屬靶直流磁控濺射法制備紅外反射層3，金屬靶為純金屬Cu或Al靶；3)在紅外反射層3上采用NiCr合金靶直流磁控濺射法制備吸收層4，反應(yīng)氣體為N2和O2 ;首先將真空室抽真空至2X 10_3 5X 10_3Pa，同時通入Ar和N2、02的混合氣，調(diào)節(jié)反應(yīng)濺射氣壓為2X KT1 AXlO-1Pa,開啟NiCr、Cr (或Si)靶電源，濺射電壓為350 450V，濺射電流為10 30A，制備第一亞層CrON (或SiON)+NiCrON膜；然后提高N2、02的流量，制備第二亞層CrON (或SiON) +NiCrON膜。4)在吸收層4上采用金屬靶直流磁控濺射法制備減反射層5，金屬靶為Cr或Si靶，以Ar、O2和N2的混合氣體作為濺射氣體制備；濺射前將真空室抽真空至2X 10_3 5X 10_3Pa，通入惰性氣體Ar作為濺射氣氛，調(diào)節(jié)濺射氣壓為2X 10—1 4X KT1Pa ;開啟濺射靶電源，濺射電壓為350 450V，濺射電流為10 30A。上述步驟I)中，當(dāng)過渡層2為CrN或SiN層時，其制作方法為采用金屬靶直流磁控濺射方法，金屬靶為Cr或Si靶，以Ar和N2的混合氣體作為濺射氣體制備；濺射前將真空室抽真空至2 X 10_3 5X 10_3Pa，通入惰性氣體Ar作為濺射氣氛，調(diào)節(jié)反應(yīng)濺射氣壓2X 10—1 4X KT1Pa ;開啟濺射靶電源，濺射電壓350 400V，濺射電流10 30A。上述步驟I)中，當(dāng)過渡層2為CrON或SiON層時，其制作方法為采用金屬靶直流磁控濺射方法，金屬靶為Cr或Si靶，以Ar、02和N2的混合氣體作為濺射氣體制備；濺射前將真空室抽真空至2X 10_3 5X 10_3Pa，通入惰性氣體Ar作為濺射氣氛，調(diào)節(jié)濺射氣壓為2X 10—1 4X KT1Pa ;開啟濺射靶電源，濺射電壓350 450V，濺射電流為10 30A。上述各實施例僅用于說明本實用新型，各部件的連接和結(jié)構(gòu)都是可以有所變化的，在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本實用新型原理對個別部件的連接和結(jié)構(gòu)進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求1.ー種NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層，其特征在于它包括一基底，所述基底上通過直流磁控反應(yīng)濺射法由內(nèi)向外依次設(shè)置有一過渡層、ー紅外反射層、一吸收層和ー減反射層；所述吸收層由第一亞層和第二亞層構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求I所述的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層，其特征在于所述基底采用鋁、銅和不銹鋼基底中的ー種。
3.如權(quán)利要求I所述的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層，其特征在于所述過渡層為CrN、CrON、SiN和SiON層中的ー種，其厚度為20 IOOnm ;所述減反射層為CrON和SiON介質(zhì)層中的ー種，其厚度為20 IOOnm ;所述過渡層的厚度小于所述減反射層的厚度。
4.如權(quán)利要求2所述的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層，其特征在于所述過渡層為CrN、CrON、SiN和SiON層中的ー種，其厚度為20 IOOnm ;所述減反射層為CrON和SiON介質(zhì)層中的ー種，其厚度為20 IOOnm ;所述過渡層的厚度小于所述減反射層的厚度。
5.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層，其特征在于所述吸收層的第一亞層和第二亞層均為CrON+NiCrON膜和SiON+NiCrON膜中的一種，第一亞層和第二亞層的厚度均為50 IOOnm ;所述第一亞層中NiCr含量的體積百分比大于所述第二亞層中NiCr含量的體積百分比；所述第一亞層中NiCr含量的體積百分比為20 35%，所述第二亞層中NiCr含量的體積百分比為10 25%。
6.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層，其特征在于所述紅外反射層為Cu層、Al層中的ー種，其厚度為50 200nm。
7.如權(quán)利要求5所述的NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層，其特征在于所述紅外反射層為Cu層、Al層中的ー種，其厚度為50 200nm。
專利摘要本實用新型涉及一種NiCr系平板太陽能光譜選擇性吸收涂層，它包括基底，基底上通過直流磁控反應(yīng)濺射法由內(nèi)向外依次設(shè)置有過渡層、紅外反射層、吸收層和減反射層；吸收層由第一亞層和第二亞層構(gòu)成。其制備方法為采用NiCr合金作為導(dǎo)電粒子，其包括以下步驟(1)選擇基底，在基底上采用金屬靶直流磁控濺射方法制備過渡層；(2)在過渡層上采用金屬靶直流磁控濺射法制備紅外反射層，金屬靶為純金屬Cu或Al靶；(3)在紅外反射層上采用NiCr合金靶直流磁控濺射法制備吸收層；(4)在吸收層上采用金屬靶直流磁控濺射法制備減反射層。本實用新型具有沉積速率高、生產(chǎn)周期短的優(yōu)點，采用的材料能滿足環(huán)保要求。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于太陽能熱利用材料技術(shù)領(lǐng)域中。
文檔編號B32B15/00GK202573165SQ201220113819
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者尹萬里, 崔銀芳, 張敏, 孫守建, 李世杰, 王軒 申請人:北京桑達(dá)太陽能技術(shù)有限公司