專利名稱：高溫太陽能選擇性吸收涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及槽式太陽能高溫?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種高溫集熱管內(nèi)太陽能選擇性吸收涂層。
背景技術(shù)：
太陽能熱發(fā)電是大規(guī)模開發(fā)利用太陽能的一個重要技術(shù)途徑，目前有塔式、槽式、碟式系統(tǒng)，其中以槽式和塔式系統(tǒng)商業(yè)應(yīng)用較多，特別是槽式太陽能熱發(fā)電，是迄今為止世界上唯一經(jīng)過20年商業(yè)化運行的成熟技術(shù)，其造價遠(yuǎn)低于光伏發(fā)電。槽式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)的儲能系統(tǒng)可以實現(xiàn)24小時運行，隨著規(guī)模的增加，發(fā)電成本也具有很強(qiáng)的競爭力。目前，發(fā)展重點是中高溫集熱，工作溫度超過400°C的集熱管，可用于熱發(fā)電。中高溫集熱管中，一般采用高倍聚光技術(shù)，聚光比可以高達(dá)80。光熱轉(zhuǎn)化效率是關(guān)鍵指標(biāo)，往往一個百分點的提高都是盡力追求的。對于太陽能選擇性吸收涂層目前已經(jīng)研究和廣泛使用了黑鉻、陽極氧化著色N1-A1203以及具有成分漸變特征的SS-C/SS (不銹鋼)和A1-N/A1等膜系，但這些涂層適用于200°C以內(nèi)的平板型集熱裝置的集熱管表面。但在高溫條件下，由于其紅外發(fā)射率隨溫度上升明顯升高，導(dǎo)致集熱器熱損失明顯上升，熱效率顯著下降。對于太陽能的中高溫利用，尤其是高溫利用，需要一種吸收率高、發(fā)射率低、熱穩(wěn)定性好，而且工藝簡便的選擇性吸收涂層。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高溫太陽能選擇性吸收涂層，能使集熱管在400-500°C溫度環(huán)境下工作時，涂層對太陽光譜的吸收率高、高溫黑體輻射的發(fā)射率低、熱穩(wěn)定性良好。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種高溫太陽能選擇性吸收涂層，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層；所述紅外反射層由Mo膜組成，厚度為20-35nm ;第一吸收層，為Mo+TiN膜，厚度均為50-100nm，其中TiN的含量為20_35wt% ;第二吸收層，為Mo+TiN膜，厚度均為75-150nm，其中TiN的含量為35_50wt% ;所述減反射層為TiN膜，厚度為50_75nm。其中，所述紅外反射層的厚度為20-25 nm。其中，所述第一吸收層的厚度為50-80 nm。其中，所述第二吸收層的厚度為100-125 nm。其中，所述第一吸收層和第二吸收層的厚度和為所述減反射層的4-6倍。其中，所述的TiN膜中，N的含量為50_60wt%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明所提供的選擇性吸收涂層由紅外金屬反射Mo層、Mo和TiN混合組成的雙干涉吸收層和合金減反射層組成。具有良好的高溫穩(wěn)定性能。同時，由于采用了雙干涉吸收層結(jié)構(gòu)，利用薄膜的干涉效應(yīng)和光學(xué)陷阱來增強(qiáng)涂層的吸收效應(yīng)，使膜層具有太陽光譜高的吸收率，紅外光譜低發(fā)射率的優(yōu)點。另外，本發(fā)明的涂層選擇的原材料均為常規(guī)材料，應(yīng)用范圍比較廣，成型性能好，可以加工成柱狀靶材，顯著提高靶材利用率，同時價格也比較低廉，可以進(jìn)一步降低工作成本。適用于中高溫工作溫度的太陽能集熱管。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明高溫太陽能選擇性吸收涂層包括四層膜，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層，所述紅外反射層由Mo膜組成，厚度為20-35nm;第一吸收層，為Mo+TiN膜，厚度均為50-100nm，其中TiN的含量為20_35wt% ;第二吸收層，為Mo+TiN膜，厚度均為75-150nm，其中TiN的含量為35_50wt% ;所述減反射層為TiN膜，厚度為 50_75nm。
本發(fā)明的高溫太陽能選擇性吸收涂層，可以采用以下方法制備其包括以下步驟
對基底進(jìn)行預(yù)處理
先對不銹鋼基底進(jìn)行預(yù)處理，將不銹鋼基底表面拋光，然后分別在酒精中超聲波清洗10-20 min，然后再用去離子水超聲波清洗5-10 min，接著進(jìn)行烘干處理，然后將烘干后的不銹鋼基底進(jìn)行磁控濺射；先將真空腔抽真空至10_3 Pa數(shù)量級，充入Ar氣作為濺射氣氛，調(diào)整濺射氣壓到1-3 Pa，用離子源對基底進(jìn)行清洗20-30min。在基體上沉積第一層紅外反射層
選用純度99. 99%的Mo靶，在清洗完基底之后，開啟Mo靶電源。采用直流磁控濺射，調(diào)整直流電源電壓為350-450 V ;制備涂層厚度為20-35nm，該層對紅外波段光譜具有高反射特性。在紅外反射層上沉積吸收層
選用純度為99. 99%的TiN靶以及上述Mo靶，采用共濺射方式形成第一吸收層，厚度控制為50-100nm ;增加濺射TiN靶膜的功率，制備第二亞層Mo_Si02膜，厚度為75_150nm。在第二層吸收層上沉積減反射層
減反射層為TiN膜。在上一膜層厚度達(dá)到后，停止Mo靶電源，繼續(xù)濺射TiN膜，厚度控制為 50-75nm。盡管發(fā)明人已經(jīng)對本發(fā)明的技術(shù)方案做了較為詳細(xì)的闡述和列舉，應(yīng)當(dāng)理解，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明所揭示的內(nèi)容，對上述實施例做出修改和/或改變或者采用等同的替代方案是顯而易見的，其都不能脫離本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。實施例I
本發(fā)明高溫太陽能選擇性吸收涂層包括四層膜，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層，所述紅外反射層由Mo膜組成，厚度為20-35nm;第一吸收層，為Mo+TiN膜，厚度均為50-100nm，其中TiN的含量為20_35wt% ;第二吸收層，為Mo+TiN膜，厚度均為75-150nm，其中TiN的含量為35_50wt% ;所述減反射層為TiN膜，厚度為50-75nm。本發(fā)明制備的太陽能選擇性吸收涂層的性能如下涂層經(jīng)過在400°C真空退火I小時后，涂層吸收率為92%-93%。
權(quán)利要求
1.一種高溫太陽能選擇性吸收涂層，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層，所述紅外反射層由Mo膜組成，厚度為20-35nm ;第一吸收層，為Mo+TiN膜，厚度均為50-100nm，其中TiN的含量為20_35wt% ;第二吸收層，為Mo+TiN膜，厚度均為75-150nm，其中TiN的含量為35_50wt% ;所述減反射層為TiN膜，厚度為50_75nm。
2.權(quán)利要求I所述的吸收涂層，其特征在于所述紅外反射層的厚度為20-25nm。
3.權(quán)利要求I所述的吸收涂層，其特征在于第一吸收層的厚度為50-80nm。
4.權(quán)利要求I所述的吸收涂層，其特征在于所述第二吸收層的厚度為100-125nm。
5.權(quán)利要求I所述的吸收涂層，其特征在于所述第一吸收層和第二吸收層的厚度和為所述減反射層的4-6倍。
6.權(quán)利要求I所述的吸收涂層，其特征在于所述的TiN膜中，N的含量為50-60wt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫太陽能選擇性吸收涂層，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層。本發(fā)明的涂層選擇的原材料均為常規(guī)材料，應(yīng)用范圍比較廣，成型性能好，可以加工成柱狀靶材，顯著提高靶材利用率，同時價格也比較低廉，可以進(jìn)一步降低工作成本。適用于中高溫工作溫度的太陽能集熱管。
文檔編號F24J2/48GK102721216SQ20121021980
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者葛波 申請人:蘇州嘉言能源設(shè)備有限公司