The invention provides a novel nanocomposite solar spectral selective absorption coating and its preparation method. The coating consists of an infrared high reflection layer, a main absorption layer, a secondary absorption layer and an antireflection layer. The infrared high reflection layer is a TiN layer with a thickness of 600-740 nanometers, and the main absorption layer is a low oxygen content AlCrSi O layer with an oxygen content of 15-25% and a thickness of 45-55 nanometers. AlCrSi_O layer with medium oxygen content has a oxygen content of 30-40% and a thickness of 60-70 nanometers. The antireflective layer is AlCrSi_O layer with high oxygen content, with oxygen content of 50-65% and thickness of 90-100 nanometers. The new coating prepared by the method of the invention has high thermal stability, can keep 200 hours in air at 600 ~C and 10 hours in air at 650 ~C. The coating has great application prospects in the field of high temperature solar energy.
【技术实现步骤摘要】
一种新型纳米复合太阳能光谱选择性吸收涂层及其制备方法
本专利技术涉及薄膜材料领域,具体涉及一种新型纳米复合太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法。
技术介绍
太阳能是最丰富的可再生能源。利用太阳能的直接方法是利用太阳能吸收器进行太阳光热转换。在太阳能光热转换过程中,最关键的部件是光热转换器上的太阳能光谱选择性吸收涂层,该涂层具有对太阳辐射高效吸收的特点,同时自身热发射率低可抑制辐射损失,其性能的优劣决定整个系统效率的高低。自然界中,没有完美的固有材料可以直接用于太阳能吸收涂层,人们一直在寻找具有高效光吸收性能的涂层。近年来,一些具有高性能和良好热稳定性的太阳能吸收涂层相继被发现,例如,基于过渡金属的金属陶瓷太阳能吸收涂层因其出色的耐高温、抗氧化以及高吸收率和低发射而被使用。基于过渡金属氮化物、氧化物和氮氧化物的太阳能吸收涂层由于具有优异的光学性能在中高温太阳能领域的应用中也发挥着重要作用。申请号为CN201310189629的中国专利文献公开了一种纳米复合Cr-Al-O太阳能光谱选择性吸收涂层及其制备方法,该涂层是采用阴极电弧离子镀依次在不锈钢基体上沉积红外高反射层、低氧吸收层、中氧吸收层和高氧减反射层,涂层的吸收比为0.92-0.94,发射比为0.15-0.22,在500℃的空气中保持100h,在700℃的空气中保持2h。因为Si元素具有较好的耐高温性能,本涂层通过在Cr、Al、O的基础上添加Si元素,采用阴极电弧离子镀的方法制备出AlCrSi-O涂层,在不降低涂层选择性吸收性能的基础之上,提高涂层的热稳定性能。该涂层不仅具有较高的吸收性能,较低的发射率,同 ...
【技术保护点】
1.一种新型纳米复合太阳光谱选择性吸收涂层,其特征在于:由红外高反射层、主吸收层、次吸收层、减反射层组成,所述红外高反射层为TiN层,厚度为600~740纳米;主吸收层为低氧含量的AlCrSi‑O层,其氧含量为15~25%,厚度为45~55纳米;次吸收层为中氧含量的AlCrSi‑O层,其氧含量为30~40%,厚度为60~70纳米;减反射层为高氧含量的AlCrSi‑O层,其氧含量为50~65%,厚度为90~100纳米。
【技术特征摘要】
1.一种新型纳米复合太阳光谱选择性吸收涂层,其特征在于:由红外高反射层、主吸收层、次吸收层、减反射层组成,所述红外高反射层为TiN层,厚度为600~740纳米;主吸收层为低氧含量的AlCrSi-O层,其氧含量为15~25%,厚度为45~55纳米;次吸收层为中氧含量的AlCrSi-O层,其氧含量为30~40%,厚度为60~70纳米;减反射层为高氧含量的AlCrSi-O层,其氧含量为50~65%,厚度为90~100纳米。2.如权利要求1所述的一种新型纳米复合太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、将不锈钢基体分别在丙酮和酒精中依次进行超声清洗并用吹风机吹干;步骤2、将清洗后的基体置于阴极电弧离子镀的腔室中,通过抽真空设备获得真空环境,使基体旋转;步骤3、采用Ti靶对基体进行离子轰击;步骤4、采用Ti靶沉积红外高反射层;步骤5、采用AlCrSi靶分别沉积主吸收层、次吸收层和减反射层,如此,获得AlCrSi-O纳米复合太阳光谱选择性吸收涂层。3.如权利要求2所述的一种新型纳米复合太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法,其特征在于:所述步骤2中的抽真空设备包括机械泵和分子泵,真空环境为7×10-3Pa以下,基体转速为3~5rpm。4.如权利要求2所述的一种新型纳米复合太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法,其特征在于:所述步骤3中的离子轰击条件参数为:氩气环境,压强5×10-2Pa...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨豆,杨兵,刘琰,吴忠烨,
申请(专利权)人:武汉大学苏州研究院,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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