一种兼具减反射功能的高温太阳能吸收涂层的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种兼具减反射功能的高温太阳能吸收涂层的制备方法及其应用，属于太阳能吸收技术领域。其通过纯钼和纯硅制备MoSi2粉体，与SiO2溶胶一并超声处理后形成浆液，随后将其涂覆于基板上，形成用于高温太阳能吸收的MoSi2‑

【技术实现步骤摘要】
一种兼具减反射功能的高温太阳能吸收涂层的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及一种兼具减反射功能的高温太阳能吸收涂层的制备方法及其应 用，具体涉及一种通过溶胶
‑
凝胶法制备具有SiO2减反射层的新型MoSi2‑
SiO2吸收涂层的方法，属于太阳能吸收


技术介绍

[0002]太阳能吸收涂层在聚光太阳能发电(CSP)系统中起着重要作用。近几十年 来，人们已经开发出具有高太阳能吸收率和低热辐射率的太阳能光谱选择性涂 层，实现了高太阳能热转换效率。这些涂层的光谱选择性吸收主要依赖于太阳 光谱范围和黑体辐射范围之间光谱响应的差异。黑体辐射的峰值向较短的波长 移动，当工作温度升高时，将导致黑体辐射波长覆盖范围和太阳光谱波长覆盖 范围出现较大重叠，因此，获得用于更高温度应用的光谱选择性吸收剂，可能 是一个巨大的挑战。
[0003]由于吸收器、HTF(传热流体)和热机的稳定性有限，目前CSP系统的工 作温度低于750℃，与太阳能吸收率相比，热辐射率在高浓度下对效率的影响可 以忽略不计。因此，探究具有高吸收率涂层的高温稳定性变得更有意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服上述不足，提供一种兼具减反射功能的高温太阳能吸 收涂层的制备方法及其应用，其制备过程的便利性和优异的热稳定性在太阳能 高温吸收领域具有实用价值。
[0005]本专利技术的技术方案，一种兼具减反射功能的高温太阳能吸收涂层的制备方 法，通过钼粉和硅粉制备MoSi2粉体，与SiO2溶胶混合后超声处理后形成浆液， 随后将其涂覆于基板上，形成兼具减反射功能的高温太阳能MoSi2‑
SiO2吸收涂 层。
[0006]进一步地，步骤如下：
[0007](1)MoSi2粉体的制备：将钼粉和硅粉混合，加入油酸和球磨剂，通过球 磨得到MoSi2粉体；
[0008](2)MoSi2‑
SiO2浆料的制备：取步骤(1)制备得到的MoSi2粉体与SiO2溶胶充分混合，超声处理得到均匀的黑色浆液，即MoSi2‑
SiO2浆料；
[0009](3)涂装：取步骤(2)所得MoSi2‑
SiO2浆料旋涂于基板上，形成均匀的 湿涂层，干燥，重复1
‑
3次得到MoSi2‑
SiO2复合层；在MoSi2‑
SiO2复合层上以 相同工艺再旋涂一层SiO2溶胶，即得到兼具减反射功能的高温太阳能 MoSi2‑
SiO2涂层。
[0010]进一步地，步骤(1)中所述钼粉和硅粉具体为质量比99.9％的纯钼和99.5％ 的纯硅。
[0011]进一步地，步骤(1)中，将钼粉和硅粉以摩尔比1～2:1～3混合，加入钼粉 和硅粉总质量5％～10％的油酸，再加入球磨剂镐珠，其中球磨剂和粉体重量比 为4～6：1，放入球
磨机中进行球磨8～12h，即得到MoSi2粉体。
[0012]进一步地，步骤(2)中，所述SiO2溶胶具体按照正硅酸四乙酯TEOS：甲 基三乙氧基硅烷MTES：乙醇：去离子水的摩尔比为1～2：1～2：8～10：8～10配 置反应原料，随后加入反应物总质量0.5％～1％的乙酸作为催化剂，在密闭容器 中连续搅拌24h，充分水解反应后获得SiO2溶胶。
[0013]进一步地，步骤(2)中，将MoSi2粉体：SiO2溶胶按照质量比为1～2：2～5 的比例充分混合，40kHz超声处理30～60min，形成均匀的黑色浆液，即MoSi2‑
SiO2浆料。
[0014]进一步地，步骤(3)中，涂覆过程在旋涂机上进行，将步骤(2)所得MoSi2‑
SiO2浆料加载到机械抛光不锈钢基板的中心，然后立即以2800～3200r/s的速度旋转 30s，形成均匀的湿涂层；将湿涂层在95～105℃烘箱中干燥1～2h，重复两次得 到MoSi2‑
SiO2复合层。
[0015]进一步地，所述MoSi2‑
SiO2复合层的厚度为30
‑
50μm。
[0016]进一步地，在MoSi2‑
SiO2复合层表面旋涂硅溶胶，其厚度为15
‑
25μm。
[0017]所述方法制备得到的兼具减反射功能的高温太阳能吸收涂层的应用，可将 其应用于太阳能高温吸收领域，在CSP系统中具有很好的实用价值。。
[0018]本专利技术通过溶胶
‑
凝胶法制备了一种具有SiO2减反射层的新型MoSi2‑
SiO2吸收涂层。由于其在金属陶瓷中形成了SiO2阻挡层，可以防止涂层在850℃下 的进一步氧化。该吸收涂层表现出约95％的高吸收率，在太阳能集中比为C＝1000 的条件下，使用该吸收涂层的总效率可达63.5％；在850℃，超过了大多数光谱 选择性涂层。这些结果表明，基于MoSi2‑
SiO2的吸收涂层将是在高温太阳能热 转换系统中大规模部署的潜在候选者。
[0019]本专利技术提出了一种高温稳定性良好的太阳能吸收涂层的制备方法，在850℃ 下的空气中时具有更高的热稳定性，该涂层通过简便且可扩展的旋涂方法制备， 与CSP应用兼容。在高温退火过程中，在MoSi2‑
SiO2吸收涂层中产生的SiO2阻挡层使涂层具有稳定性，在850℃下吸收涂层表现出95％的高太阳能吸收率和 63.5％的总转换效率。该方法为制备高温空气稳定太阳能吸收涂层开辟了新的思 路，在太阳能市场中具有一定的潜在价值。
[0020]本专利技术的有益效果：本专利技术通过溶胶
‑
凝胶法制备了一种具有SiO2减反射层 的新型MoSi2‑
SiO2基吸收涂层，可以用于CSP系统中。与目前的光谱选择性涂 层相比MoSi2‑
SiO2涂层在空气中具有更高的热稳定性，其制备过程的便利性和 优异的热稳定性在太阳能高温吸收领域具有实用价值。
附图说明
[0021]图1MoSi2‑
SiO2涂层在0.2
‑
25μm内的反射光谱图。
[0022]图2MoSi2‑
SiO2涂层在850℃下的反射光谱图。
具体实施方式
[0023]实施例1
[0024](1)MoSi2粉体的制备：以纯度为99.9％的纯钼和99.5％的纯硅粉末用作起 始材料；将钼粉和硅粉以摩尔比1:2进行混合，随后加入占粉末质量5％的油酸， 再加入球磨剂镐珠，一起装入不锈钢罐中；镐珠与粉末的重量比约为5:1，放入 球磨机中球磨10小时，制得MoSi2粉体；
[0025](2)MoSi2‑
SiO2浆料的制备：
[0026]a、SiO2溶胶的制备：按照正硅酸四乙酯(TEOS)：甲基三乙氧基硅烷 (MTES)：乙醇：去离子水摩尔比为1:1:10:10混合，加入质量比0.5％的催化 剂乙酸进行水解反应，将上述混合物在密闭容器中连续搅拌24小时，即得SiO2溶胶；
[0027]b、浆料混合：将步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼具减反射功能的高温太阳能吸收涂层的制备方法，其特征是：通过钼粉和硅粉制备MoSi2粉体，与SiO2溶胶混合后超声处理后形成浆液，随后将其涂覆于基板上，形成兼具减反射功能的高温太阳能MoSi2‑
SiO2吸收涂层。2.如权利要求1所述兼具减反射功能的高温太阳能吸收涂层的制备方法，其特征是步骤如下：(1)MoSi2粉体的制备：将钼粉和硅粉混合，加入油酸和球磨剂，通过球磨得到MoSi2粉体；(2)MoSi2‑
SiO2浆料的制备：取步骤(1)制备得到的MoSi2粉体与SiO2溶胶充分混合，超声处理得到均匀的黑色浆液，即MoSi2‑
SiO2浆料；(3)涂装：取步骤(2)所得MoSi2‑
SiO2浆料旋涂于基板上，形成均匀的湿涂层，干燥，重复1
‑
3次得到MoSi2‑
SiO2复合层；在MoSi2‑
SiO2复合层上以相同工艺再旋涂一层SiO2溶胶，即得到兼具减反射功能的高温太阳能MoSi2‑
SiO2吸收涂层。3.如权利要求2所述兼具减反射功能的高温太阳能吸收涂层的制备方法，其特征是：步骤(1)中所述钼粉和硅粉具体为质量比99.9％的纯钼和99.5％的纯硅。4.如权利要求2所述兼具减反射功能的高温太阳能吸收涂层的制备方法，其特征是：步骤(1)中，将钼粉和硅粉以摩尔比1～2:1～3混合，加入钼粉和硅粉总质量5％～10％的油酸，再加入球磨剂镐珠，其中球磨剂和粉体重量比为4～6：1，放入球磨机中进行球磨8～12h，即得到MoSi2粉体。5.如权利要求2所述兼具减反射功能的高温太阳能...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚伯龙，王宇通，陈欢，倪亚洲，王海潮，张晋瑞，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：