太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法技术

本发明专利技术提供一种太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，在内管的吸热段的外壁依次溅射靶材而形成红外反射层、低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层；在低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层的靶材中分别掺杂了一定比例的金属钒；对所述低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层进行高温氧化热处理，使金属钒完全氧化为二氧化钒，并使低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层中分别掺杂了占各自总量2％～40％摩尔比的二氧化钒。

【技术实现步骤摘要】
太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法
本专利技术涉及一种太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法。
技术介绍
全玻璃真空太阳能集热管发展了30余年，形成了太阳能光热利用领域，并在太阳能热水应用中得到广泛的应用。影响全玻璃真空集热管热性能的主要因素之一为选择性吸收涂层的设计与工艺。目前常规全玻璃真空太阳能集热管选择性吸收涂层工艺主要有两种，一种是以铝靶或铝合金靶为溅射靶材，实施的铝-氮铝选择性吸收涂层磁控溅射镀膜工艺；另一种是铜靶、铝靶和不锈钢靶为主的铜-铝-不锈钢三靶磁控溅射工艺，多采用氮气或氮氧混合气体作为反应气体。无论是采用单靶磁控溅射工艺，还是三靶磁控溅射工艺，影响涂层性能的主要包括选择性吸收涂层的三层结构，即以铜或铝或铝合金为主的金属红外反射层，以铝或铝和不锈钢为主的金属及金属氧化物或氮化物，或氮氧化物组成的包括低电阻层、过渡层、高电阻层的吸收层，以及金属铝氧化物或氮氧化物组成的减反射层。现有工艺采用磁控溅射镀膜过程中，特别是在镀金属铝氧化物的减反射层时，由于最佳的镀膜工艺应控制在溅射工艺反应气体工艺拐点位置，但在实际操作中，由于溅射靶的中毒问题，以及现有电源，以及工艺控制稳定性问题，很难将工艺控制在拐点位置。为此，实际工艺操作中，一般将减反射层工艺控制在工艺拐点以上10V左右，而此时溅射出来的是含有大量金属铝参杂的铝或铝合金氧化物，而不是完全的介质层作为减反射层使用，此时，难以形成较高吸收比的选择性吸收涂层，但此时减反射层溅射速度可以达到10-20nm/min，可以有效降低减反射层的镀膜时间。另一种工艺则为采用过量反应气体的方法，将减反射层工艺控制拐点以下，可以得到高摩尔比的金属氧化物介质层作为减反射层。但该工艺因在拐点以下，磁控溅射靶处于靶中毒状态，必然导致溅射靶溅射速度由拐点以上10-20nm/min急速下降到拐点以下1nm/min以下。为得到合理厚度的减反射层，使选择性吸收涂层性能达到最佳，一般需要80-120nm厚度减反射层，增加工艺时间60分钟以上，严重影响了工艺效率，显著增加了成本。为此，如何在现有工艺条件下，能够显著提升减反射层工艺性能，进而实现高性价比的选择性吸收涂层工艺和集热管产品，是目前太阳能集热管生产厂家始终面临的，需要解决的技术工艺问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，通过增加高温氧化工艺步骤，既能够提高选择性吸收涂层的工艺性能，又保证具有较高的工艺效率。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，所述太阳能集热管具有密闭连接的内管与罩玻璃管，其特征在于：在内管的吸热段的外壁依次溅射靶材而形成红外反射层、低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层；在低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层的靶材中分别掺杂了一定比例的金属钒；对所述低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层进行高温氧化热处理，使金属钒完全氧化为二氧化钒，并使低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层中分别掺杂了占各自总量2％～40％摩尔比的二氧化钒。所述的太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，其特征在于，在所述内管的吸热段与罩玻璃管之间形成真空夹层。所述的太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，其特征在于：低电阻层是以金属铝、钛、不锈钢、镍及其氧化物中的任意一种或任意数种的混合物为基质，再掺杂二氧化钒，其中二氧化钒占总量的摩尔比为5％-20％，涂层厚度为50-150nm，方块电阻为90～500欧姆。所述的太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，其特征在于：过渡层是以金属铝、钛、不锈钢、镍、硅及其氧化物中的任意一种或任意数种的混合物为基质，再掺杂二氧化钒，其中二氧化钒占总量的摩尔比为10％～25％，涂层厚度为50-150nm，方块电阻为500～2000欧姆。所述的太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，其特征在于：高电阻层是以金属铝、钛、不锈钢、镍、硅及其氧化物中的任意一种或任意数种的混合物为基质，再掺杂二氧化钒，其中二氧化钒占总量的摩尔比为15％～30％，涂层厚度为50-150nm，方块电阻为1000～10000欧姆。所述的太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，其特征在于：减反层是以铝、硅的氧化物中的任意一种或混合物为基质，再掺杂二氧化钒，其中二氧化钒占总量的摩尔比为30％～50％，方块电阻大于5万欧姆。本专利技术通过增加高温氧化工艺步骤，既能够提高选择性吸收涂层的工艺性能，又保证具有较高的工艺效率。附图说明图1是全玻璃热管式真空太阳集热管的结构示意图。图2是选择性吸收涂层的结构示意图。图3是本专利技术提供的镀膜方法流程图。图4是本专利技术方法应用于普通玻璃管的结构示意图。附图标记说明：1-冷凝段；2-吸热段；21-红外反射层；22-低电阻层；23-过渡层；24-高电阻层；25-减反层；3-选择性吸收涂层；4-真空夹层；5-罩玻璃管；6-支架；7-吸气剂；8-液体工质；A-选择性吸收涂层的镀膜工序；B-选择性吸收涂层的高温氧化热处理工序；C-排气工序。具体实施方式如图1所示，是全玻璃热管式真空太阳集热管的结构示意图，主要由内管(包括冷凝段1以及吸热段2，冷凝段1的直径、壁厚等参数与吸热段2均相同)与罩玻璃管5构成，吸热段2的圆头与罩玻璃管5之间以支架6固定，支架6上设有吸气剂7，吸热段2与罩玻璃管5之间具有真空夹层4，吸热段2的外壁具有选择性吸收涂层3，吸热段2与冷凝段1的内部构成工质腔，工质腔内抽真空并放置有液体工质8，液体工质8体积与工质腔的容积比为千分之1.5～百分之二(优选为千分之三～千分之六)。如图2所示，所述选择性吸收涂层由依次形成在吸热段2外壁上的红外反射层21、低电阻层22、过渡层23、高电阻层24和减反层25组成。而本专利技术改进点在于，在低电阻层22、过渡层23、高电阻层24和减反层25中分别掺杂了占总量2％～40％摩尔比的二氧化钒。其中，各层中主要成分、二氧化钒的摩尔比及涂层厚度分别为：红外反射层21为金属铝或铜等纯金属，不含二氧化钒，涂层厚度为60-120nm，方块电阻为0欧姆。低电阻层22是以金属铝、钛、不锈钢、镍及其氧化物中的任意一种或任意数种的混合物为基质，再掺杂二氧化钒，其中二氧化钒占总量的摩尔比为5％-20％，涂层厚度为50-150nm，方块电阻为90～500欧姆。过渡层23是以金属铝、钛、不锈钢、镍、硅及其氧化物中的任意一种或任意数种的混合物为基质，再掺杂二氧化钒，其中二氧化钒占总量的摩尔比为10％～25％，涂层厚度为50-150nm，方块电阻为500～2000欧姆。高电阻层24是以金属铝、钛、不锈钢、镍、硅及其氧化物中的任意一种或任意数种的混合物为基质，再掺杂二氧化钒，其中二氧化钒占总量的摩尔比为15％～30％，涂层厚度为50-150nm，方块电阻为1000～10000欧姆。减反层25是以铝、硅的氧化物中的任意一种或混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，所述太阳能集热管具有密闭连接的内管与罩玻璃管，其特征在于：/n在内管的吸热段的外壁依次溅射靶材而形成红外反射层、低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层；在低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层的靶材中分别掺杂了一定比例的金属钒；/n对所述低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层进行高温氧化热处理，使金属钒完全氧化为二氧化钒，并使低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层中分别掺杂了占各自总量2％～40％摩尔比的二氧化钒。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，所述太阳能集热管具有密闭连接的内管与罩玻璃管，其特征在于：
在内管的吸热段的外壁依次溅射靶材而形成红外反射层、低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层；在低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层的靶材中分别掺杂了一定比例的金属钒；
对所述低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层进行高温氧化热处理，使金属钒完全氧化为二氧化钒，并使低电阻层、过渡层、高电阻层和减反层中分别掺杂了占各自总量2％～40％摩尔比的二氧化钒。


2.根据权利要求1所述的太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，其特征在于，在所述内管的吸热段与罩玻璃管之间形成真空夹层。


3.根据权利要求1所述的太阳能集热管的选择性吸收涂层镀膜方法，其特征在于：低电阻层是以金属铝、钛、不锈钢、镍及其氧化物中的任意一种或任意数种的混合物为基质，再掺杂二氧化钒，其中二氧化钒占总量的摩尔比为5％-20％，涂层厚度为50-150nm，方...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩成明，薛道荣，
申请(专利权)人：河北道荣新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13