專利名稱：一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜及其制備方法，本發(fā)明采用磁控濺射鍍膜 工藝在覆膜基體上沉積生成具有紅外反射層、吸收層、減反射層的太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽(yáng)光譜選擇性吸收涂層通常包括反射層、吸收層、減反射層。中國(guó)專利 01138135. 3公開了一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收涂層，包括反射層，吸收層，減反射層，其吸收 層是以鈦及合金鋁為陰極在氮?dú)?、空氣、氮?dú)?氧氣氣氛中濺射而成的鋁氮+鈦氮_鋁鈦 [(AIN+TiN) -AlTil膜及鋁氮氧+鈦氮氧-鋁鈦[(AINO+TiNO) -AlTil膜，其減反射層為鋁氮 +鈦氮(AIN+TiN)膜及鋁氮氧+鈦氮氧(Al-NO+TiNO)膜。本發(fā)明制備的太陽(yáng)光譜選擇性吸 收涂層在大氣狀態(tài)下經(jīng)350 V，250小時(shí)，或400 V，50小時(shí)，或450 V，80小時(shí)烘烤后，其太 陽(yáng)吸收比α都可達(dá)0.93以上，發(fā)射率ε = 0. 06 0. 10 (80°C )。該發(fā)明以玻璃或光亮金 屬為基體材料，鈦及合金鋁為陰極，鈦鋁=0. 01 0. 90。但是該專利制備選擇性吸收涂 層需要較長(zhǎng)的濺鍍時(shí)間或是較大耗電功率，并且，吸收比和發(fā)射率的性能仍然不夠理想。因 此，有必要提供一種新的太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜及其制備方法以克服上述不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜，該太陽(yáng)光譜選擇性吸收 膜包括在覆膜基體的表面上設(shè)置紅外反射層、吸收層、減反射層；該選擇性吸收膜對(duì)太陽(yáng)光 譜具有較高的吸收率和較低的發(fā)射率及較高的熱穩(wěn)定性。本發(fā)明的一個(gè)目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜，包括 一個(gè)覆膜基體，在該基體表面上由內(nèi)向外依次覆蓋紅外反射層、吸收層、減反射層；所述的 紅外反射層是包含有銅元素或者鋁元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+ 鎳氮團(tuán)簇+鉻氮團(tuán)簇+鋁鎳鉻團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鋁 氮氧團(tuán)簇的濺射沉積層。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜的制備方法，在磁控濺 射鍍膜裝置中采用鎳鉻合金靶、鋁合金靶、銅靶，在覆膜基體表面上生成的濺射沉積物中含 有鋁氮團(tuán)簇+鎳氮團(tuán)簇+鉻氮團(tuán)簇+鋁鎳鉻團(tuán)簇。本發(fā)明的另一個(gè)目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜的制 備方法，其特征在于A、將覆膜基體安裝到磁控濺射鍍膜裝置的鍍膜室內(nèi)，該鍍膜室內(nèi)的真空度設(shè)置為 0. 0060Pa 0. 0070Pa，該磁控濺射鍍膜機(jī)包括一個(gè)鎳鉻合金靶、一個(gè)鋁合金靶、一個(gè)銅靶；B、向所述的鍍膜室輸入氬氣，使濺射反應(yīng)氣氛穩(wěn)定在0. 020Pa 0. 32Pa,接通銅 靶電源，濺射反應(yīng)8-10分鐘；C、接通鎳鉻合金靶和鋁合金靶電源，向所述的鍍膜室輸入氮?dú)?，濺射反應(yīng)10-14 分鐘，并且逐漸增加氮?dú)獾妮斎肓?，使覆膜基體表面上的濺射沉積物最外層中的鎳元素、鋁元素、鉻元素逐漸減少，最終趨近于零；D、接通鋁合金靶電源，向所述的鍍膜室輸入氮?dú)夂脱鯕?，使覆膜基體表面上的濺 射沉積物最外表面生成一穩(wěn)定的氮化物+氧化物；E、啟動(dòng)烘烤裝置，烘烤裝置內(nèi)的真空度設(shè)置為0. 0060Pa 0. 0067Pa，烘烤溫度設(shè) 置為380°C 420°C，對(duì)覆膜基體上的濺射沉積物烘烤處理2. 5 3小時(shí)，生成太陽(yáng)光譜選 擇性吸收膜；所述選擇性吸收膜包括紅外反射層、吸收層、減反射層；所述的紅外反射層是 包含有銅元素或者鋁元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鎳氮團(tuán)簇+鉻 氮團(tuán)簇+鋁鎳鉻團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鋁氮氧團(tuán)簇的濺 射沉積層。本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于本發(fā)明的選擇性吸收膜采用鎳鉻合金靶+鋁合金靶+銅靶制備，該吸收膜 對(duì)太陽(yáng)光譜的吸收有極好的效果，有優(yōu)異的耐高溫能力和熱穩(wěn)定性能，并且價(jià)格低廉。2、本發(fā)明的選擇性吸收膜對(duì)太陽(yáng)光譜的全色吸收率α彡92%，總發(fā)射率 ε ( 5%，涂層抗老化，熱性能穩(wěn)定，可在不高于400°C的溫度下使用。3、使用本發(fā)明鍍膜的太陽(yáng)能集熱管的空曬性能可以提高24. 33%。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明的玻璃內(nèi)管結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜，包括一個(gè)覆膜基體，在該基體表面上由內(nèi)向外依次 覆蓋紅外反射層、吸收層、減反射層(通常是2個(gè)減反射層)；所述的紅外反射層是包含有 銅元素或者鋁元素的濺射沉積層(Al+Cu)，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鎳氮團(tuán)簇+鉻 氮團(tuán)簇+鋁鎳鉻團(tuán)簇的濺射沉積層(AIN+NiN+CrN+AlNiCr)；所述的減反射層是包含有鋁氮 團(tuán)簇+鋁氮氧團(tuán)簇的濺射沉積層(A1N+A1N0)。參見圖1，覆膜基體是一平面吸熱板1，其上 由內(nèi)向外依次覆蓋紅外反射層2、吸收層3、減反射層4 ；所述的紅外反射層的厚度為70 90納米(nm)；所述的吸收層的厚度為80 200納米；所述的減反射層厚度為40 80納 米。所述厚度單位也可以表示為10_9M。所述涂層厚度值可以在上述范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要 靈活選擇，在此不一一枚舉。實(shí)施例二參見圖2，本發(fā)明覆膜基體是一個(gè)太陽(yáng)能真空集熱管中的玻璃內(nèi)管10，圖2是玻璃 內(nèi)管的橫截面剖視圖，僅顯示玻璃內(nèi)管及涂層結(jié)構(gòu)，不顯示玻璃外管，所述的玻璃內(nèi)管外表 面上由內(nèi)向外依次覆蓋紅外反射層20、吸收層30、減反射層40 ；在本實(shí)施例中，所述的紅外 反射層的厚度為70 90納米，最佳厚度是90納米；所述的吸收層的厚度為80 120納 米，最佳厚度是120納米；所述的減反射層厚度為40 60納米，最佳厚度是60納米。在本實(shí)施例中，使用本發(fā)明所述方法鍍膜的玻璃內(nèi)管與普通集熱管的玻璃內(nèi)管對(duì)比的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，使用本發(fā)明所述方法鍍膜的太陽(yáng)能集熱管空曬性能可以 提高 24. 33%。當(dāng)本發(fā)明的玻璃內(nèi)管中的介質(zhì)采用導(dǎo)熱油時(shí)，該太陽(yáng)能集熱管可在不高于400°C 的溫度下使用。實(shí)施例三一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜的制備方法，本實(shí)施例中使用的磁控濺射鍍膜 裝置是沈陽(yáng)生產(chǎn)的850型磁控濺射鍍膜機(jī)，應(yīng)用這種設(shè)備時(shí)所使用的氮?dú)夥€(wěn)定量是 200SCCM(SCCM-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每分鐘流入的氣體毫升數(shù))。覆膜基體是太陽(yáng)能真空集熱管中 的玻璃內(nèi)管。在其它實(shí)施例中，覆膜基體還可以是金屬管，金屬板或者是玻璃板。其操作步驟是A、將覆膜基體安裝到磁控濺射鍍膜裝置的鍍膜室內(nèi)，該鍍膜室內(nèi)的真空度設(shè) 置為0. 0065Pa,該磁控濺射鍍膜機(jī)包括一個(gè)鎳鉻合金靶、一個(gè)鋁合金靶、(其型號(hào)是國(guó) 產(chǎn)LY11-13)、一個(gè)銅靶；真空度也可以表示為0. 0065帕，真空度還可以在0. 0060Pa 0. 0070Pa范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇；B、向所述的鍍膜室輸入氬氣，使濺射反應(yīng)氣氛穩(wěn)定在0.25Pa，接通銅靶電源，濺鍍 電流為45A (安培)，濺射反應(yīng)時(shí)間不低于8分鐘；濺射反應(yīng)氣氛還可以在0. 20Pa 0. 32Pa 范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇；C、接通鎳鉻合金靶和鋁合金靶電源，濺鍍電流為40A，向所述的鍍膜室輸入氮?dú)猓?濺射反應(yīng)時(shí)間10-14分鐘，并且逐漸增加氮?dú)獾妮斎肓浚饾u減少填充因子的量，使覆膜基 體表面上的濺射沉積物最外層中的鎳元素、鋁元素、鉻元素逐漸減少，最終趨近于零；D、接通鋁合金靶電源，向所述的鍍膜室輸入氮?dú)夂脱鯕?，使覆膜基體表面上的濺 射沉積物最外表面生成一穩(wěn)定的氮化物+氧化物；E、啟動(dòng)烘烤裝置，按每分鐘10°C _15°C的升溫速率升溫，烘烤裝置內(nèi)的真空度設(shè) 置為0. 0060Pa (還可以在0. 0060Pa 0. 0067Pa范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇)，烘烤溫度 設(shè)置為400°C (也可以在380°C 420°C范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇)，對(duì)覆膜基體上的 濺射沉積物烘烤處理2. 5 3小時(shí)，最佳時(shí)間是2. 8小時(shí)，經(jīng)過烘烤處理，濺射沉積物最終 生成太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜；所述選擇性吸收膜包括紅外反射層、吸收層、減反射層；所述 的紅外反射層是包含有銅元素或者鋁元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鎳氮團(tuán)簇+鉻氮團(tuán)簇+鋁鎳鉻團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鋁 氮氧團(tuán)簇的濺射沉積層(通常是2個(gè)減反射層)。本實(shí)施例的烘烤裝置屬于常規(guī)的設(shè)備，可 以是安裝在磁控濺射鍍膜機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)烘烤工序段，也可以是一個(gè)與磁控濺射鍍膜機(jī)系 統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備，在此不詳細(xì)描述。
權(quán)利要求
一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜，包括一個(gè)覆膜基體，在該基體表面上由內(nèi)向外依次覆蓋紅外反射層、吸收層、減反射層；其特征在于所述的紅外反射層是包含有銅元素或者鋁元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鎳氮團(tuán)簇+鉻氮團(tuán)簇+鋁鎳鉻團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鋁氮氧團(tuán)簇的濺射沉積層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性吸收膜，其特征在于所述的紅外反射層的厚度為 70 90納米；所述的吸收層的厚度為80 200納米；所述的減反射層厚度為40 80納 米。
3.一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜的制備方法，其特征在于A、將覆膜基體安裝到磁控濺射鍍膜裝置的鍍膜室內(nèi)，該鍍膜室內(nèi)的真空度設(shè)置為 0. 0060Pa 0. 0070Pa，該磁控濺射鍍膜機(jī)包括一個(gè)鎳鉻合金靶、一個(gè)鋁合金靶、一個(gè)銅靶；B、向所述的鍍膜室輸入氬氣，使濺射反應(yīng)氣氛穩(wěn)定在0.020Pa 0. 32Pa,接通銅靶電 源，濺射反應(yīng)8-10分鐘；C、接通鎳鉻合金靶和鋁合金靶電源，向所述的鍍膜室輸入氮?dú)猓瑸R射反應(yīng)10-14分鐘， 并且逐漸增加氮?dú)獾妮斎肓?，使覆膜基體表面上的濺射沉積物最外層中的鎳元素、鋁元素、 鉻元素逐漸減少，最終趨近于零；D、接通鋁合金靶電源，向所述的鍍膜室輸入氮?dú)夂脱鯕?，使覆膜基體表面上的濺射沉 積物最外表面生成一穩(wěn)定的氮化物+氧化物；E、啟動(dòng)烘烤裝置，烘烤裝置內(nèi)的真空度設(shè)置為0.0060Pa 0. 0067Pa，烘烤溫度設(shè)置為 380°C 420°C，對(duì)覆膜基體上的濺射沉積物烘烤處理2. 5 3小時(shí)，生成太陽(yáng)光譜選擇性 吸收膜；所述選擇性吸收膜包括紅外反射層、吸收層、減反射層；所述的紅外反射層是包含 有銅元素或者鋁元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鎳氮團(tuán)簇+鉻氮團(tuán) 簇+鋁鎳鉻團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鋁氮氧團(tuán)簇的濺射沉 積層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)光譜選擇性吸收膜，包括一個(gè)覆膜基體，在該基體表面上由內(nèi)向外依次覆蓋紅外反射層、吸收層、減反射層；其特征在于所述的紅外反射層是包含有銅元素或者鋁元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鎳氮團(tuán)簇+鉻氮團(tuán)簇+鋁鎳鉻團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鋁氮氧團(tuán)簇的濺射沉積層。本發(fā)明采用鎳鉻合金靶、鋁合金靶、銅靶的濺射工藝；采用本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱管對(duì)太陽(yáng)光譜的全色吸收率α≥92％，總發(fā)射率ε≤5％，太陽(yáng)能集熱管空曬性能可以提高24.33％?？沙Ｄ暝诓桓哂?00℃的溫度下使用。
文檔編號(hào)F24J2/48GK101886848SQ20091008376
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者范天方, 范維海 申請(qǐng)人:范天方;范維海