本实用新型专利技术涉及太阳光选择性吸收涂层领域，尤其是一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层。所述吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层，包括基底层；在基底层自下而上依次排布有红外反射层、吸收层和减反层；所述的吸收层自下而上依次包括金属亚层、半导体锗亚层和以及金属氮氧化物亚层。所述吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层实现高太阳光吸收到低红外辐射的吸收边连续可调，并且随着吸收边向短波方向移动，辐射率降低，使其适合工作温度从低温到中高温的不同集热器。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及光谱选择性吸收涂层领域，尤其是一种吸收边连续可调的太阳光 谱选择性吸收涂层。
技术介绍
光谱选择性吸收涂层是实现太阳能光热转换的核心材料，其作用是吸收太阳光能 量将其转换为热能，涂层温度升高，进而由传热介质通过传导的方式将热量带走加以利用。 由基尔霍夫定律、普朗克定律、维恩定律可知：处于热平衡时，任何物体对黑体辐射的吸收 率等于同温度、同波长下该物体的辐射率，并且不同温度黑体辐射能量的波长有一个极大 值，随着温度升高波长的峰值向短波方向移动。太阳辐射相当于6000K的黑体辐射，辐射波 长范围为300-2500nm，辐射波长峰值集中在500nm附近；室温（20°C )到500°C的热辐射波 长峰值在9. 9-3. 7 μ m之间。衡量涂层选择性吸收性能的重要指标之一是太阳光谱吸收率 α与红外辐射率ε⑴之比，α/ε，α/ε值越大越适合200°C以上的中高温应用。现有 的光谱选择性吸收涂层并没有实现吸收边可调的光谱选择性吸收涂层的相关报道。
技术实现思路
本技术提供吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层，能够实现高太阳光 吸收到低红外辐射的吸收边连续可调，并且随着吸收边向短波方向移动，辐射率降低。 本技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。 通过一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层，包括 基底层； 在基底层自下而上依次排布有红外反射层、吸收层和减反层； 所述的吸收层自下而上依次包括金属亚层、半导体锗亚层和以及金属氮氧化物亚 层。 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述红外反射层的材料为 导电金属，所述红外反射层的材料的热膨胀系数大于所述金属亚层的材料的热膨胀系数， 所述金属亚层的材料的热膨胀系数大于半导体锗的热膨胀系数。 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述的基底的材料为玻 璃、铝、铜或不锈钢； 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述的红外反射层的材料 为铝、铜、金、银、镍和铬。 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述半导体锗亚层的材料 为非晶态锗； 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述金属亚层的材料选择 为钛、铜、银、金或镍； 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，金属氮氧化物亚层的材料 为 TiNxOy、ZrNxOy、NbNxO y或 TiAlSiN xOy。 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述红外反射层的厚度为 50-200nm ； 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述基底层的厚度为 0. 2-10mm。 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述半导体锗亚层的厚度 为 0nm_25nm ; 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，金属亚层的厚度为 2_20nm ; 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，金属氮氧化物亚层的厚度 为 0_120nm。 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述减反层自下而上依次 为高折射率介质层和低折射率介质层。 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述高折射率介质层的材 料为 Ti02、Bi203、Ce02、Nb20 5、Te02、Hf02、Zr02、Cr20 3、Sb203、Ta2O5或 Si 3N4。 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述低折射率介质层的材 料为 Si02、Al2O3' Th02、Dy203、Eu203、Gd 203、Y203、La20 3、MgO 或 Sm203。 上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层中，所述高折射率介质层的厚 度为10-60nm，所述低折射率介质层的厚度为30-130nm。 借由上述技术方案，本技术提出的一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸 收涂层至少具有下列优点： 1)通过调控半导体锗亚层、金属氮氧化物亚层和减反层的厚度，实现高太阳光吸 收到低红外辐射的吸收边连续可调，并且随着吸收边向短波方向移动，辐射率降低，使其适 合工作温度从低温到中高温的不同集热器。 2)通过吸收层中的金属亚层、半导体锗亚层和以及金属氮氧化物亚层的共同作 用，结合减反层光学干涉减反，使太阳光在吸收层金属氮氧化物亚层/半导体锗亚层/金属 亚层和红外反射层之间实现多次反射与吸收，并且反射层也参与部分太阳光谱吸收，从而 大幅度降低了半导体锗亚层的厚度，降低了吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层的 成本。 3)金属亚层的作用还可以作为半导体锗亚层与红外反射层之间的过渡层，从而提 高了吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层的热稳定性。 4)金属层厚度极薄不影响涂层的红外辐射性能。 5)通过调控氮氧比使金属氮氧化物光学带隙在太阳光波段，其在红外波段是透明 的，对膜系红外辐射率影响很小。 6)引入低成本极薄金属层以及金属氮氧化物部分替代半导体Ge吸收层，整个膜 系结构中半导体锗昂贵的用量降低，从而降低了涂层制造成本； 7)涂层制备工艺简单、镀膜设备所需条件要求低，适用于大规模低成本生产。 上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技 术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详 细说明如后。【附图说明】 图1是本技术提出的太阳光谱选择性吸收涂层的结构示意图； 图2是本技术实施例紫外-红外波段吸收光谱图。【具体实施方式】 为更进一步阐述本技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下 结合附图及较佳实施例，对依据本技术提出的一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性 吸收涂层，详细说明如后。 如图1所示的一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层，包括：基底层1 ; 在基底层1自下而上依次排布有红外反射层2、吸收层3和减反层4 ;所述的吸收层3自下 而上依次包括金属亚层31、半导体锗亚层32以及金属氮氧化物亚层33。 通过吸收层3中的金属亚层31、半导体锗亚层32和以及金属氮氧化物亚层33的 共同作用，结合减反层4光学干涉减反，使太阳光在吸收层3金属氮氧化物亚层33/半导体 锗亚层32/金属亚层31和红外反射层2之间实现多次反射与吸收，并且反射层也参与部分 太阳光谱吸收，引入低成本的金属亚层31以及金属氮氧化物亚层33部分替代半导体锗亚 层32,能够使整个膜系结构中昂贵的半导体锗用量降低，从而降低了吸收边连续可调的太 阳光谱选择性吸收涂层的成本。 所述金属亚层31的作用还包括作为半导体锗亚层32与红外反射层2之间的过渡 层，从而提高了吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层的热稳定性。 理想的光谱选择性吸收涂层应该是在太阳光波段具有尽可能高的吸收率，在红外 热辐射波段具有尽可能低的吸收率（即辐射率），使其在吸收太阳光并将其转化为热能的 同时，抑制辐射散热导致的热损失，从而最大限度获得热量。并且由高太阳光吸收到低红外 吸收（辐射）的吸收边可以根据集热器工作温度不同而调节。 不同工作温度的光谱选择性吸收涂层根据吸收机当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层，包括基底层；在基底层自下而上依次排布有红外反射层、吸收层和减反层；所述的吸收层自下而上依次包括金属亚层、半导体锗亚层和以及金属氮氧化物亚层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘静，孙志强，汪洪，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，北京航玻新材料技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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