一种耐高温耐腐蚀的太阳能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，公开了一种耐高温耐腐蚀的太阳能选择性吸收涂层，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、减反层和有机防护层，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；所述的复合吸收层由依次从下至上的第一亚层和第二亚层组成，两个亚层均为双陶瓷膜；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；所述有机防护层厚度为 100~200nm，由正硅酸乙酯、无水乙醇、氨水配制而成。本发明专利技术制备的涂层不仅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，大大提高了吸收涂层的耐高温和耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光热太阳能
，具体涉及一种耐高温耐腐蚀的太阳能选择性吸收涂层。
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。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。目前光热电站的形式开始多样化，以往的涂层用在真空集热管上还是可以的，可是现在裸管的应用也开始越来越广泛了，因此需要涂层不仅仅能够在真空中有良好的耐温性能和耐腐蚀性能，在大气 ( 包括水汽，盐雾，酸碱 ) 等中也必须有较优异的耐温性能和耐腐蚀性能，才能够满足电站的使用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述存在的问题，为实现以上目的，本专利技术的技术方案为：一种耐高温耐腐蚀的太阳能选择性吸收涂层，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、减反层和有机防护层，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；所述的复合吸收层由依次从下至上的第一亚层和第二亚层组成，两个亚层均为双陶瓷膜；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；所述有机防护层厚度为 100~200nm，其由下述方法制备而成：将正硅酸乙酯加入无水乙醇，配成的溶液中，正硅酸乙酯与无水乙醇的体积百分比为15%~25%；将氨水加入无水乙醇，配成的溶液中，氨水与无水乙醇的体积百分比为 3%~7%；将上述操作得到的两种混合溶液进行混合及搅拌，经20~28小时静置之后，使用溶胶凝胶法，将静置后形成的胶体均匀涂覆在减反层表面。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，所述反射基底层的下表面覆盖有一层薄膜涂层，其目的在于提高和改善选择性太阳能热吸收涂层的附着性和/或抗腐蚀性。作为优选的技术方案，所述薄膜涂层的成分为至少一种金属、至少一种金属氧化物、至少一种金属氮化物、至少一种金属氮氧化物或者以上金属、金属氧化物、金属氮化物和金属氮氧化物的任意组合。作为优选的技术方案，所述薄膜涂层采用 DC 磁控溅射工艺或者 AC 磁控溅射工艺镀制于所述反射基底层的下表面。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，所述反射基底层的上表面覆盖有一层TiN、 AlN、 Al2O3、 TiO2、 SiO2Si3N4或者 Cr2O3的扩散阻挡层，厚度为 50~100nm。作为优选的技术方案，所述双陶瓷膜为SiO2+TiO2 膜、 SiO2+NiO 膜、 Si3N4+Ni3N2膜、 Si3N4+TiN 膜、 NiO+TiO2 膜或者Ni3N2+TiN 膜，所述第一亚层和所述第二亚层的厚度均为50~100nm。作为优选的技术方案，所述第一亚层中，SiO2+TiO2中的 SiO2 占体积百分比为30~50％，其余为 TiO2；SiO2+NiO 中的 SiO2占体积百分比为30~50％，其余为NiO；Si3N4+Ni3N2中的Si3N4占体积百分比为30~50％，其余为Ni3N2；Si3N4+TiN 中的TiN 占体积百分比为30~50％，其余为Si3N4；NiO+ TiO2中的TiO2占体积百分比为30~50％，其余为 NiO；Ni3N2+TiN中的TiN占体积百分比为30~50％，其余为Ni3N2；所述第二亚层中，SiO2+TiO2中的SiO2占体积百分比为 50~75％，其余为TiO2；SiO2+NiO 中的SiO2占体积百分比为50~75％，其余为 NiO；Si3N4+Ni3N2中的Si3N4占体积百分比为50~75％，其余为Ni3N2；Si3N4+TiN 中的TiN 占体积百分比为50~75％，其余为Si3N4；NiO+ TiO2中的TiO2占体积百分比为50~75％，其余为 NiO ；Ni3N2+TiN 中的 TiN 占体积百分比为 50~75％，其余为Ni3N2。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。其中所述 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、由于加入了有机防护层，使得其耐高温及耐大气腐蚀的性能大大加强，使得这种新型结构高温选择性吸收涂层具有良好的高温热稳定性及耐候性。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。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温耐腐蚀的太阳能选择性吸收涂层，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、减反层和有机防护层，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；所述的复合吸收层由依次从下至上的第一亚层和第二亚层组成，两个亚层均为双陶瓷膜；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；所述有机防护层厚度为 100~200nm，其由下述方法制备而成：将正硅酸乙酯加入无水乙醇，配成的溶液中，正硅酸乙酯与无水乙醇的体积百分比为 15%~25%；将氨水加入无水乙醇，配成的溶液中，氨水与无水乙醇的体积百分比为 3%~7%；将上述操作得到的两种混合溶液进行混合及搅拌，经 20~28 小时静置之后，使用溶胶凝胶法，将静置后形成的胶体均匀涂覆在减反层表面。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温耐腐蚀的太阳能选择性吸收涂层，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、减反层和有机防护层，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；所述的复合吸收层由依次从下至上的第一亚层和第二亚层组成，两个亚层均为双陶瓷膜；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；所述有机防护层厚度为 100~200nm，其由下述方法制备而成：将正硅酸乙酯加入无水乙醇，配成的溶液中，正硅酸乙酯与无水乙醇的体积百分比为 15%~25%；将氨水加入无水乙醇，配成的溶液中，氨水与无水乙醇的体积百分比为 3%~7%；将上述操作得到的两种混合溶液进行混合及搅拌，经 20~28 小时静置之后，使用溶胶凝胶法，将静置后形成的胶体均匀涂覆在减反层表面。2.根据权利要求1所述的耐高温耐腐蚀的太阳能选择性吸收涂层，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所述的耐高温耐腐蚀的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述反射基底层的下表面覆盖有一层薄膜涂层。4.根据权利要求3所述的耐高温耐腐蚀的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述薄膜涂层的成分为至少一种金属、至少一种金属氧化物、至少一种金属氮化物、至少一种金属氮氧化物或者以上金属、金属氧化物、金属氮化物和金属氮氧化物的任意组合。5.根据权利要求3所述的耐高温耐腐蚀的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述薄膜涂层采用 DC 磁控溅射工艺或者 AC 磁控溅射工艺镀制于所述反射基底层的下表面。6.根据权利要求 1 所述的耐高温耐腐蚀的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述反射基底层的厚度为50nm~1000nm。7.根据权利要求 1 所述的耐高温耐腐蚀的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述反射基底层的上表面覆盖有一层TiN、 AlN、 Al2O3、 TiO2、 SiO2Si3N4或者 Cr2O3的扩散阻挡层，厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒙献芳，
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