一種耐高溫太陽能選擇性涂層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料技術(shù)、涂層技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種耐高溫的太陽能選擇性涂層，W及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 集熱元件（HC巧是太陽能線性聚光集熱器的組成部件。太陽能線性聚光集熱器是 太陽能光熱發(fā)電電站的集熱裝置，通過用線性反射鏡將太陽光聚集到一條焦線上。在該條 焦線的位置放置集熱元件，將太陽福射轉(zhuǎn)化成熱。
[0003] 集熱元件已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化，典型結(jié)構(gòu)是由一支鋼管和與其同屯、安裝的玻璃管構(gòu) 成。在鋼管上鍛選擇性涂層W提高效率，玻璃管采用棚娃玻璃管，其上鍛減反射涂層。玻璃 管和鋼管之間形成一個環(huán)形空間。為了進一步提高效率，該個環(huán)形空間于兩端密封并抽真 空。環(huán)形空間的密封是通過在鋼管和棚娃玻璃管之間安裝膨脹裝置來實現(xiàn)的。膨脹裝置通 過金屬連接環(huán)，一端與玻璃管相連，另一端與鋼管相連。有了膨脹裝置，鋼管和玻璃管之間 的線膨脹量差異問題得W解決。
[0004] 選擇性涂層應(yīng)在太陽光譜內(nèi)高吸收（低反射），同時在集熱元件適合的工作溫度 下高反射。涂層在反射率上的該種轉(zhuǎn)變被稱為邊緣（edge)。要得到在高工作溫度下高吸 收、低發(fā)射，關(guān)鍵在于在目標截止波長上形成睹峭的邊緣曲線。該個截止波長取決于選擇性 涂層的工作溫度。工作溫度越高，目標截止波長越低。選擇性涂層包含紅外反射層，紅外反 射層上面是太陽光吸收層。讓吸收層對工作溫度下黑體福射盡可能透明是非常重要的。
[0005] 做出更睹峭的邊緣曲線，就可能創(chuàng)造出干設(shè)效果。把吸收層分成數(shù)層，其中每一層 的折射率不同，該樣就能得到想要的干設(shè)效果。在該些涂層的最外層再加上一層減反射層， 能進一步提高吸收。
[0006] 通過使邊緣曲線更睹峭、采用發(fā)射率更低的紅外反射層、減小截止波長，還可W得 到高溫下更低的發(fā)射率。然而，減小截止波長也會使得太陽光吸收降低，所W要進一步降低 發(fā)射率，就必須使用發(fā)射率盡可能低的紅外反射層。
[0007] 可W考慮用銀或銅作為紅外反射層的材料，但是銀具有集聚現(xiàn)象。集聚現(xiàn)象是指 很薄的銀紅外反射層形成團簇的過程，該種現(xiàn)象會造成膜層里出現(xiàn)孔洞而損害其光學(xué)性 能。而銅容易擴散到其它材料中，如何讓銅在高溫下穩(wěn)定一直是個難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明針對上述問題，提供一種耐高溫太陽能選擇性涂層及其制備方法，將含有 高滴合金（HEA)、高滴合金氮化物或高滴合金氧化物的涂層加到紅外反射層（銀層或銅層） 下方，提高了在高溫下的穩(wěn)定性。
[0009] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下；
[0010] 一種耐高溫太陽能選擇性涂層，包含依次相鄰的穩(wěn)定層、紅外反射層和吸收層，所 述穩(wěn)定層含有下列材料中的一種或多種；高滴合金、高滴合金氧化物、高滴合金氮化物。
[0011] 進一步地，所述紅外反射層的材料為銀或銅。
[0012] 進一步地，所述吸收層包含至少兩層滲入金屬或半導(dǎo)體材料的陶瓷材料層。
[0013] 進一步地，所述選擇性涂層還包含至少一層減反射層，位于所述吸收層外。減反射 層能夠進一步提高光吸收率。
[0014] 進一步地，所述選擇性涂層還包含防擴散阻隔層，所述穩(wěn)定層沉積在該防擴散阻 隔層上。
[0015] 進一步地，所述選擇性涂層的紅外反射層和吸收層之間也可設(shè)置防擴散阻隔層。 該樣的防擴散阻隔層可W用金屬氧化物（如氧化侶）、金屬氮化物、二氧化娃、AlTiN、高滴 合金氧化物或該些成分的混合物制成。
[0016] 進一步地，在在所述紅外反射層（銀層或銅層）與吸收層之間，可W加一層阻隔 層，W進一步提高穩(wěn)定性，例如金屬或半導(dǎo)體氧化物，金屬或半導(dǎo)體氮化物，或者高滴合金 氧化物。
[0017] 一種制備上述耐高溫太陽能選擇性涂層的方法，其步驟包括：
[0018] 1)在基體上采用物理氣相沉積磁控瓣射的方式制備穩(wěn)定層，所述穩(wěn)定層含有下列 材料中的一種或多種：高滴合金、高滴合金氧化物、高滴合金氮化物；
[0019] 2)在穩(wěn)定層上采用磁控瓣射工藝制備紅外反射層；
[0020] 3)在紅外反射層上采用磁控瓣射工藝制備吸收層。
[0021] 進一步地，先在基體上制備一層或者兩層防擴散阻隔層，然后制備步驟1)所述的 穩(wěn)定層。
[0022] 進一步地，所述紅外反射層的材料為銀或銅。
[0023] 進一步地，還包括在吸收層上制備減反射層的步驟，所述減反射層采用反應(yīng)磁控 瓣射工藝鍛制。
[0024] 本發(fā)明將含有高滴合金（HEA)、高滴合金氮化物或高滴合金氧化物的涂層加到 紅外反射層（銀層或銅層）下方。高滴合金是一種新材料，它們具有明顯更高的混合滴 (ASmh)。在液相時，該種性質(zhì)能有效提高在合金系統(tǒng)里的混亂程度，促進形成簡單固溶體 相。在n元素合金里，原子大小差異帶來的綜合影響可W用參數(shù)5來表示。高滴合金具有 W下特征：
【主權(quán)項】
1. 一種耐高溫太陽能選擇性涂層，其特征在于，包含依次相鄰的穩(wěn)定層、紅外反射層和 吸收層，所述穩(wěn)定層含有下列材料中的一種或多種：高滴合金、高滴合金氧化物、高滴合金 氮化物。
2. 如權(quán)利要求1所述的耐高溫太陽能選擇性涂層，其特征在于；所述紅外反射層的材 料為銀或銅；所述吸收層包含至少兩層滲入金屬或半導(dǎo)體材料的陶瓷材料層。
3. 如權(quán)利要求1所述的耐高溫太陽能選擇性涂層，其特征在于；還包含至少一層減反 射層，位于所述吸收層外。
4. 如權(quán)利要求1所述的耐高溫太陽能選擇性涂層，其特征在于：還包含防擴散阻隔層， 所述穩(wěn)定層沉積在該防擴散阻隔層上。
5. 如權(quán)利要求1所述的耐高溫太陽能選擇性涂層，其特征在于；所述紅外反射層和吸 收層之間設(shè)有阻隔層。
6. -種制備權(quán)利要求1所述耐高溫太陽能選擇性涂層的方法，其步驟包括： 1) 在基體上采用物理氣相沉積磁控瓣射的方式制備穩(wěn)定層，所述穩(wěn)定層含有下列材料 中的一種或多種：高滴合金、高滴合金氧化物、高滴合金氮化物； 2) 在穩(wěn)定層上采用磁控瓣射工藝制備紅外反射層； 3) 在紅外反射層上采用磁控瓣射工藝制備吸收層。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于；先在基體上制備一層或者兩層防擴散阻隔 層，然后制備步驟1)所述的穩(wěn)定層。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：還包括在吸收層上制備減反射層的步驟，所 述減反射層采用反應(yīng)磁控瓣射工藝鍛制。
9. 一種包含權(quán)利要求1至5中任一項所述耐高溫太陽能選擇性涂層的太陽能線性聚光 集熱器。
10. -種包含權(quán)利要求9所述太陽能線性聚光集熱器的太陽能光熱發(fā)電電站。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐高溫太陽能選擇性涂層及其制備方法。該涂層包含依次相鄰的穩(wěn)定層、紅外反射層和吸收層，所述穩(wěn)定層含有下列材料中的一種或多種：高熵合金、高熵合金氧化物、高熵合金氮化物。所述紅外反射層的材料優(yōu)選為銀或銅。該方法首先在基體上采用物理氣相沉積磁控濺射的方式制備穩(wěn)定層；然后采用磁控濺射工藝制備紅外反射層和吸收層。本發(fā)明將含有高熵合金(HEA)、高熵合金氮化物或高熵合金氧化物的涂層加到紅外反射層下方，能使銅紅外反射層在高達850攝氏度時保持穩(wěn)定，使銀紅外反射層在高達700攝氏度時保持穩(wěn)定。
【IPC分類】F24J2-48, C23C14-06, C23C14-35, B32B15-04
【公開號】CN104532184
【申請?zhí)枴緾N201410705468
【發(fā)明人】康雪慧
【申請人】康雪慧
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月27日