專利名稱：一種中高溫太陽能選擇性吸收涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽能光熱轉(zhuǎn)化利用領(lǐng)域，尤其涉及到一種太陽能集熱管表面上的太陽能選擇性吸收涂層。
背景技術(shù)：
隨著太陽能光熱利用技術(shù)的發(fā)展，特別是中高溫QOO 500°C)的應(yīng)用領(lǐng)域中，太陽能集熱裝置中實(shí)現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)換的太陽能選擇性吸收涂層顯得尤為重要。太陽能選擇性吸收涂層，是指能夠?qū)⒖梢姽獾浇t外范圍的光(即太陽輻射能主要集中的部分)盡量吸收，而中遠(yuǎn)紅外部分盡量反射，這樣的涂層能高效的吸收太陽能并轉(zhuǎn)化為熱能，同時減少熱輻射損失。大多數(shù)的太陽能選擇性吸收涂層主要是金屬-介電復(fù)合物，在低溫應(yīng)用 100°C)已經(jīng)非常成功，但是在中高溫應(yīng)用時，常出現(xiàn)熱穩(wěn)定性差、成分?jǐn)U散、涂層脫落
等嚴(yán)重情況，同時不可避免的高熱輻射損失。如何制備能耐高溫工作、良好熱穩(wěn)定性能，同時具有高吸收率和低熱發(fā)射率的太陽能選擇性吸收涂層是當(dāng)前太陽能光熱利用的重大研
J Ll ； ^^ O目前在中高溫應(yīng)用領(lǐng)域的太陽能吸收涂層有較大的研究和發(fā)展，如Ni_Si02、 A1203/Co-A1203/Ni、Mo-Al203, SS-ALN/SS等材料體系在中高溫聚焦型的集熱裝置上均獲得應(yīng)用。上述涂層基本采用磁控濺射工藝實(shí)現(xiàn)成分漸變多層結(jié)構(gòu)或干涉多層膜結(jié)構(gòu)，一定程度上提高了光吸收率，但是熱穩(wěn)定性問題依然存成，同時在高溫工作狀態(tài)下GOO 500°C )，熱發(fā)射率較大，導(dǎo)致工作熱輻射損失過大。涂層采用磁控濺射工藝制備，沉積速率較低，工藝也較復(fù)雜，成本較高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種中高溫太陽能選擇性吸收涂層，解決上述提到的現(xiàn)有技術(shù)難點(diǎn)。本實(shí)用新型在中高溫環(huán)境下工作，涂層熱穩(wěn)定性能良好，實(shí)現(xiàn)高吸收率和低反射率特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為，一種中高溫太陽能選擇性吸收涂層，該吸收涂層厚度在500 lOOOnm，涂層表面粗糙度在50 500nm ；其由一主體、一紅外反射層、一吸收層和一減反射層構(gòu)成，其中，所述的太陽能選擇性吸收涂層沉積在主體外表面，從主體起依次是紅外反射層、吸收層和減反射層，所述的紅外反射層是金屬鋁膜，所述的吸收層由四個亞層構(gòu)成，其第一亞層沉積在紅外反射層上，厚度在100 ieOnm;又該第二亞層沉積在第一亞層上，厚度在70 140nm ；再該第三亞層沉積在第二亞層上，厚度在 100-160nm ；又該第四亞層沉積在第三亞層上，厚度在70 140nm ；所述的減反射層是NbN 層，厚度在80 150nm。本實(shí)用新型的有益效果為，提供一種中高溫太陽能選擇性吸收涂層，涂層通過表面粗糙度的控制，表面絨化使入射光在粗糙表面上實(shí)現(xiàn)多次反射和吸收，增強(qiáng)涂層光吸收
3率。本實(shí)用新型采用磁控輔助多弧離子鍍沉積技術(shù)，縮短了生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。
圖1是本實(shí)用新型涂層的各層結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
請參照圖1所示，一種中高溫太陽能選擇性吸收涂層，其由一主體1、一紅外反射層2、一吸收層3和一減反射層構(gòu)成8 ；其中，該主體1為一不銹鋼的集熱管；又該紅外反射層2覆蓋于該主體1的外表面上，其采用磁控濺射方法在主體1的外表面表面沉積一層鋁金屬膜，厚度在100-200nm ；又該吸收層3覆蓋于上述紅外反射層2上，其采用磁控和多弧離子鍍共濺射沉積而得，其由一第一亞層4、一第二亞層5、一第三亞層6及一第四亞層7四個亞層組成；其中該第一亞層4沉積于該紅外反射層上，其厚度在100 160nm ；第二亞層 5沉積于該第一亞層4上，其厚度在70 140nm ；第三亞層6沉積于該第二亞層5上，其厚度在100-160nm ；第四亞層7沉積于該第三亞層6上，其厚度在70 140nm ；再在該吸收層 3上采用多弧離子鍍技術(shù)沉積NbN減反射層8，厚度在80 150nm。本實(shí)驗(yàn)新型采用磁控輔助多弧離子鍍沉積技術(shù)，通過不同的電弧功率和工作氣體流量調(diào)控，涂層呈現(xiàn)不同的粗糙表面，上述工藝參數(shù)制備的涂層表面粗糙度在50-500nm。通過上述實(shí)施方式，本實(shí)用新型的目的已經(jīng)被完全有效的達(dá)到了。熟悉該項技藝的人士應(yīng)該明白本實(shí)用新型包括但不限于附圖和上面具體實(shí)施方式
中描述的內(nèi)容。任何不偏離本實(shí)用新型的功能和結(jié)構(gòu)原理的修改都將包括在權(quán)利要求書的范圍中。
權(quán)利要求1. 一種中高溫太陽能選擇性吸收涂層，其特征在于，該吸收涂層厚度在500 lOOOnm， 涂層表面粗糙度在50 500nm ；其由一主體、一紅外反射層、一吸收層和一減反射層構(gòu)成， 其中，所述的太陽能選擇性吸收涂層沉積在主體外表面，從主體起依次是紅外反射層、吸收層和減反射層，所述的紅外反射層是金屬鋁膜，所述的吸收層由四個亞層構(gòu)成，其第一亞層沉積在紅外反射層上，厚度在100 ieOnm ；又該第二亞層沉積在第一亞層上，厚度在70 140nm;再該第三亞層沉積在第二亞層上，厚度在100-160nm ；又該第四亞層沉積在第三亞層上，厚度在70 140nm ；所述的減反射層是NbN層，厚度在80 150nm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種中高溫太陽能選擇性吸收涂層，包括了紅外反射層、吸收層和減反射層三層結(jié)構(gòu)，紅外反射層為鋁金屬膜；吸收層由四個亞層組成，其第一亞層沉積在紅外反射層上，厚度在100～160nm；又該第二亞層沉積在第一亞層上，厚度在70～140nm；再該第三亞層沉積在第二亞層上，厚度在100-160nm；又該第四亞層沉積在第三亞層上，厚度在70～140nm；減反射層為NbN；所述的太陽能吸收涂層采用磁控輔助多弧離子鍍沉積技術(shù)制備，涂層厚度在500～1000nm，涂層表面粗糙度控制在50～500nm。
文檔編號G02B1/10GK202141821SQ201120293010
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者韓培剛 申請人:韓培剛