一种太阳光谱选择性吸收涂层制造技术

本发明专利技术涉及光热太阳能技术领域，公开了一种太阳光谱选择性吸收涂层，包括在基片表面从内到外依次设置的反射基底层、复合吸收层和减反层，其特征在于：所述的反射基底层采用大面积电子束蒸发镀膜工艺制备而成，镀膜工艺所使用的镀膜材料为铝、铜或者银；所述的复合吸收层包括多层亚层，所述亚层包括多层次亚层，所述次亚层包括微次亚层，所述微次亚层为金属层和陶瓷层的复合层；所述减反层由单层CuMnOx层组成，或由内层为CuMnOx层、外层为SnO2层的复合双层组成。本发明专利技术制备的涂层不仅具有优异的光学选择性能，还能缓解涂层在热处理过程中的应力作用，提高涂层的吸收发射比，在高温下也具有较好的热稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光热太阳能
，具体涉及一种太阳光谱选择性吸收涂层。
技术介绍
太阳光谱选择性吸收涂层在波长范围为0.3μm-2.5μm 的太阳光波段具有高吸收率，在波长范围为2.5μm-50μm 的红外波段具有低辐射率，因此，太阳光谱选择性吸收涂层广泛应用于太阳能集热器或集热管，是实现太阳能光热转换的核心材料。目前，现有的太阳光谱选择性吸收涂层主要包括依次设置在玻璃、铝、不锈钢等基片上的红外反射层、吸收层和减反层，其中，红外反射层的主要作用是反射红外线，减少热量向外的辐射，当红外反射层达到一定厚度情况下，红外反射层越致密，红外反射效果越好，保温性能越好；吸收层用来吸收太阳光能量，温度升高将其转化为热能，减反层用来减少吸收层与空气界面处的太阳光反射，以使更多的太阳光穿过减反层到达吸收层。随着太阳能热利用需求和技术的不断发展，太阳能集热管的应用范围从低温应用 (< 100℃ ) 向中温应用 (100-400℃ ) 和高温应用 ( >400℃ ) 发展，以不断满足海水淡化、太阳能发电等中高温应用领域的使用要求。然而，对于太阳能集热管而言，工作温度越高，对选择性吸收涂层的热稳定性要求越高。随着工作温度的升高，金属组分容易发生层间相互扩散，从而导致该涂层的太阳光谱吸收率明显降低，红外辐射率急剧升高，影响涂层的使用温度和寿命。目前，太阳光谱选择性吸收涂层常用两种基本结构: 渐变型金属陶瓷太阳光谱吸收涂层和干涉吸收型金属陶瓷太阳光谱选择性吸收涂层，其中：渐变型金属陶瓷太阳光谱吸收涂层，其金属陶瓷吸收层有多亚层结构，例如10-20层，每一亚层内部金属粒子均匀分布，金属体积含量固定不变。但从渐离红外反射层到减反层，金属体积含量呈梯度逐渐减少，靠近红外反射层的亚层金属体积含量最多，靠近减反层的亚层金属体积含量最少。不同金属体积含量的金属陶瓷涂层，具有不同的折射率和消光系数，具有不同的吸收系数和反射率。渐变型太阳光谱吸收涂层的多层吸收层结构可以有效的吸收太阳辐射。但这种涂层调试参数比较多，吸收比和近红外发射比不容易达到理想值。而干涉吸收型金属陶瓷太阳光谱选择性吸收涂层，其金属陶瓷吸收层有2至3层亚层，每一亚层内部金属粒子均匀分布，金属体积含量固定不变。太阳辐射被涂层内部吸收特性和相位干涉效应特性两方面吸收，其调制参数相对较少，但每一种金属体积含量的涂层对应一种光学常数，需要调试找出两个吸收层合适的金属含量和膜层厚度，同时，找到比较合适的减反层厚度，才能得到优良的反射率，有一定难度。两种太阳光谱选择性吸收涂层的基本结构中，吸收层的亚层中金属粒子在陶瓷材料中均匀分布，其成分确定和测定参数在实际工作中均有一定的难度。此外，目前常见的减反层虽能增加可见光区的透过率，但对涂层的保护效果并不理想，且在材料的选择上多有限制，难以获得满意的效果；多层结构的涂层在烧结过程中存在表面应力增大的现象，使得涂层在烧结后期出现裂纹，影响涂层最终的光学选择吸收性能。同时，由于层间材料的热膨胀系数相差较大，因此涂层膜层之间界面应力较大，导致膜层在高低温实验和使用过程中有出现脱落的可能性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下一种技术方案：一种太阳光谱选择性吸收涂层，包括在基片表面从内到外依次设置的反射基底层、复合吸收层和减反层，其特征在于：所述的反射基底层采用大面积电子束蒸发镀膜工艺制备而成，镀膜工艺所使用的镀膜材料为铝、铜或者银；所述的复合吸收层包括多层亚层，所述亚层包括多层次亚层，所述次亚层包括微次亚层，所述微次亚层为金属层和陶瓷层的复合层；所述减反层由单层 CuMnOx层组成，或由内层为 CuMnOx层、外层为 SnO2层的复合双层组成。作为优选的技术方案，所述基片为铝带、不锈钢带或者铜带。作为优选的技术方案，所述反射基底层的厚度为50nm~1000nm。作为优选的技术方案，所述复合吸收层包括2-3 层亚层，每层亚层包括 6-20 层次亚层。作为优选的技术方案，所述复合吸收层的厚度为60-300nm，每层亚层的厚度为30-150nm，每层微次亚层的厚度小于 5nm。作为优选的技术方案，所述金属层的材质为不锈钢，所述陶瓷层的材质为氮化铝。作为优选的技术方案，所述金属层包含一种金属层或两种金属层。作为优选的技术方案，所述 CuMnOx层由 CuMnOx复合溶胶制备而成，所述 CuMnOx复合溶胶是由纳米固体颗粒与 CuMnOx溶胶共混制备所得，所述纳米固体颗粒为稀土氧化物或硅化合物，所述稀土氧化物为氧化铽、氧化铈或氧化锶，所述硅化合物为氧化硅。作为优选的技术方案，所述CuMnOx层的表面粗糙度为50~80nm。和现有技术相比，本专利技术产生的有益效果在于 :1、本专利技术设计巧妙、实用性强，通过使用一种大面积电子束蒸发镀膜工艺来制备选择性太阳能热吸收涂层的反射基底层，可以增加反射基底层的厚度，而这些较厚的涂层能够轻易地使选择性太阳能热吸收涂层拥有更低的红外发射比。在拥有更低红外发射比的同时，选择性太阳能热吸收涂层受基材条件的影响也更小。同时，可以在拥有相对较高的生产能力的情况下，实现对选择性太阳能热吸收涂层的反射基底层质量的改善，进而能够帮助改善并提高太阳能集热器的使用性能。2、本专利技术采用溶胶凝胶法制备铜锰溶胶，将纳米固体颗粒按一定比例加入到铜锰溶胶中，形成固—液—固溶体 ；纳米固体颗粒的钉扎作用可以缓解溶胶在热处理过程中应力过大的现象，防止裂纹的产生，使涂层更加致密。3、本专利技术所提供的太阳光谱选择性吸收涂层通过复合吸收层中次亚层吸收层为金属层和陶瓷层交替连续沉积的精细超薄多层复合材料薄膜，可认为金属组分均匀分布在陶瓷中，次亚层吸收层可认为是金属粒子均匀分布的金属陶瓷复合薄膜。复合吸收层在调试工艺时主要考虑微次亚层吸收层中金属层组分比和微次亚层周期数即亚层厚度，可以得到国标规定的合格的吸收比和很低的发射比，很容易确定金属的成分和测定参数。4、本专利技术的具体实施方式中，反射基底层的材料优选为铝，通过铝参与太阳光波段光谱吸收进一步提高了涂层的太阳光谱吸收率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中 ：图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的吸收层金属体积含量变化示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，一种太阳光谱选择性吸收涂层，包括在基片表面从内到外依次设置的反射基底层、复合吸收层和减反层，所述的复合吸收层包括多层亚层，所述亚层包括多层次亚层，所述次亚层包括微次亚层，所述微次亚层为金属层和陶瓷层的复合层；所述减反层由单层 CuMnOx层组成，或由内层为 CuMnOx层、外层为 SnO2层的复合双层组成。其中：基片为铝带、不锈钢带或者铜带材料；反射基底层采用大面积电子束蒸发镀膜工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳光谱选择性吸收涂层，包括在基片表面从内到外依次设置的反射基底层、复合吸收层和减反层，其特征在于：所述的反射基底层采用大面积电子束蒸发镀膜工艺制备而成，镀膜工艺所使用的镀膜材料为铝、铜或者银；所述的复合吸收层包括多层亚层，所述亚层包括多层次亚层，所述次亚层包括微次亚层，所述微次亚层为金属层和陶瓷层的复合层；所述减反层由单层 CuMnOx层组成，或由内层为 CuMnOx层、外层为 SnO2层的复合双层组成。

【技术特征摘要】
1.一种太阳光谱选择性吸收涂层，包括在基片表面从内到外依次设置的反射基底层、复合吸收层和减反层，其特征在于：所述的反射基底层采用大面积电子束蒸发镀膜工艺制备而成，镀膜工艺所使用的镀膜材料为铝、铜或者银；所述的复合吸收层包括多层亚层，所述亚层包括多层次亚层，所述次亚层包括微次亚层，所述微次亚层为金属层和陶瓷层的复合层；所述减反层由单层 CuMnOx层组成，或由内层为 CuMnOx层、外层为 SnO2层的复合双层组成。2.根据权利要求 1 所述的太阳光谱选择性吸收涂层，其特征在于：所述基片为铝带、不锈钢带或者铜带。3.根据权利要求 1 所述的太阳光谱选择性吸收涂层，其特征在于：所述反射基底层的厚度为 50nm~1000nm。4.根据权利要求 1 所述的太阳光谱选择性吸收涂层，其特征在于：所述复合吸收层包括2-3 层亚层，每层亚层包括 6-20 层次亚层。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立颖，
申请(专利权)人：南宁可煜能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45