多层复合太阳能选择性吸收镀层制造技术

本实用新型专利技术所公开的是一种多层复合太阳能选择性吸收镀层，包括设置在透明玻璃基底表面由内而外依次布置的红外反射层（１），阻热扩散层（２）、吸收层（３），以其所述红外反射层（１）是金属铝红外反射层；所述阻热扩散层（２）是ＴｉＮ氮化钛阻热扩散层；所述吸收层（３）是ＴｉＮｘＯｙ氮氧化钛选择性吸收层为主要特征。在所述吸收层（３）表面还设置有Ａｌ２Ｏ３减反射保护层（４）。具有结构合理，阻热扩散效果好，结构稳定和使用寿命长等特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种多层复合太阳能选择性吸收镀层，属于太阳能光热转换技术 领域。
技术介绍
太阳能光热转换技术，诸如设置在玻璃基体例如玻璃管外表面的太阳能吸收镀 (涂)层，用以有效吸收入射的太阳光辐射能，并将其转换为热能，提升存在于玻璃基体管 内介质的温度。当前的太阳能光热利用的多数研究成果，大多是< 100°C的低温应用性成果，如太 阳能热水器，太阳能烘干器和太阳能采暖房等等。应用于工作温度>200°C的太阳能吸收镀 层，由于镀层之间和介质的扩散作用加强，所述镀层结构受到破坏，使镀层整体性能发生变 化，而严重影响其镀层的吸收率和发射率及其使用寿命。因而，提供一种中高温太阳能吸收层，是目前太阳能光热利用前沿的研究课题。 要求其能耐> 200°C的高温，并能长期稳定工作，在太阳能光谱较大范围内(波长0.3 2. 5um)具有较高的吸收比。同时在红外光谱范围内(波长2.5 IOum)保持较低的热发射 比。目前国内应用较广的是诸如中国专利85100142、“溅射太阳能选择性吸收涂层”所 公开的Al-AlN渐变膜，这种膜系及其制备工艺方法的优点是，采用Al单靶直流磁控溅射技 术，设备简单，生产成本较低，膜层吸收率较高，对在低温范围使用全玻璃真空管比较合适； 但对于中温及高温使用，由于其红外发射率随温度上升而明显升高，长期使用后会造成涂 (镀)膜层结构不稳定，而造成集热器热损增大，热效率明显下降，影响真空集热管的集热 效率和使用寿命。而已有的应用于太阳能光热转换的太阳能选择性吸收镀层，多为两层或三层吸收 层的干涉膜结构，因其膜层之间金属成分的配比不同，而发生相互干涉，实现了比上述渐变 膜更高的吸收比和更低的发射比，耐高温性能也有较大的提高，但由于普遍采用Al-AlN或 SS-AlN或Al2O3-Mo-Al2O3 (AMA)等结构，而对于热扩散作用的影响仍然较大。为此，研发一 种较小热扩散的太阳能吸收镀(涂)层，就显然非常必要。
技术实现思路
本技术旨在提供一种热扩散相上对较小的，使用状态下结构相对比较稳定 的，使用寿命较长的多层复合太阳能选择性吸收镀(涂)层，以克服已有技术的不足。本技术实现其目的的技术方案是一种多层复合太阳能选择性吸收镀层，包括设置在透明玻璃基底表面由内而外依 次布置的红外反射层，阻热扩散层、吸收层，其创新点在于，所述红外反射层是金属铝红外 反射层；所述阻热扩散层是TiN氮化钛阻热扩散层；所述吸收层是TiNxOy氮氧化钛选择性 吸收层。由以上所给出的技术方案可以明了，本技术由于采用了红外反射层和阻热扩 散层双层阻热扩散复合结构，无疑有效提高了其对抗热扩散的作用，再加上在所述阻热扩 散层的表面，所设置的吸收层是具有很高吸收率的TiNxOy选择性吸收层，因此其吸收率可 达>95%，而发射率可达<6%。且由于其所述三层复合结构之间，除了最低层为金属铝之 外，其它两层均为Ti的氮(氮氧)化物，因而两者的热干涉作用很小，以致本专利技术镀层的结 构稳定，适用于中温或高温条件下长期工作，从而实现了本技术的目的。本技术，并不排除所述红外反射层是金属铜层。这是由于金属铜和铝的热反 射能力都是很好的。本技术的进一步创新点在于还包括减反射保护层；所述减反射保护层，是设置在所述吸收层表面的Al2O3三氧 化二铝减反射保护层。这一技术方案，由于在吸收层表面设置了减反射保护层，而进一步降 低了本技术选择性吸收层的反射率，同时有效保护了本技术的耐高温和耐侯安全 性能，进一步提高了本技术的使用寿命。所述TiNxOy氮氧化钛选择性吸收层，是Ti&huOud」氮氧化钛选择性吸收层， 这一技术方案，对于太阳能吸收率的提高，起着特别积极的正面影响。但不局限于此。这是 因为所述TiNxOy在其其它氮氧含量条件下，其吸收率仍可达到92%。所述金属铝红外反射层的厚度，在100 150nm范围内。所述阻热扩散层的厚度在5 IOnm范围内。所述TiNxOy氮氧化钛选择性吸收层的厚度，在150 200nm范围内。所述Al2O3减反射保护层的厚度，在70 IOOnm范围内。上述红外反射层、阻热扩散层、吸收层和减反射保护层的厚度，是本技术通过 反复试验所优选的，具有很高的性价比，但并不局限于此。上述技术方案得以实施后，本技术与已有技术相比，其所具有的结构合理，阻 热扩散效果好，工况下结构稳定和使用寿命长等特点，是非常明显的。附图说明图1是本技术的结构示意图。图中所示BJ为玻璃基底，而所述玻璃基底BJ 主要是指超白玻璃管。图中所示，3-1为较高吸收率的TiNxOy选择性吸收层，3-2为较低吸 收率的TiNxOy选择性吸收层，本技术由此构成5层结构。这是本技术同样主张的 一种结构。具体实施方式实施方式之一，参读附图1。一种多层复合太阳能选择性吸收镀层，包括设置在透明玻璃基底表面由内而外依 次布置的红外反射层1，阻热扩散层2、吸收层3，所述红外反射层1是金属铝红外反射层； 所述阻热扩散层2是TiN氮化钛阻热扩散层；所述吸收层3是TiNxOy氮氧化钛选择性吸收 层。所述TiNxOy氮氧化钛选择性吸收层3，是TiK.huOuy」的选择性吸收层。所述金属铝红外反射层1的厚度，在100 150nm范围内。所述阻热扩散层2的 厚度在5 IOnm范围内。所述TiNxOy氮氧化钛选择性吸收层3的厚度，在150 200nm范围内。所述Al2O3减反射保护层4的厚度，在70 IOOnm范围内。具体实施方式之二，如附图1所示。一种多层复合太阳能选择性吸收镀层，包括设置在透明玻璃基底表面由内而外依 次布置的红外反射层1，阻热扩散层2、吸收层3，而所述红外反射层1是金属铝红外反射层； 所述阻热扩散层2是TiN氮化钛阻热扩散层；所述吸收层3是TiNxOy氮氧化钛选择性吸收 层。还包括减反射保护层4 ；所述减反射保护层4，是设置在所述吸收层3表面的Al2O3三氧 化二铝减反射保护层。所述TiNxOy氮氧化钛选择性吸收层3，是Ti&huOuy」选择性 吸收层；所述金属铝红外反射层1的厚度，在100 150nm范围内。所述阻热扩散层2的厚 度在5 IOnm范围内。所述TiNxOy氮氧化钛选择性吸收层3的厚度，在150 200nm范 围内。所述Al2O3减反射保护层4的厚度，在70 IOOnm范围内。该具体实施方式之二，是 本技术积极推荐的。在以上所描述的2个具体实施方式中，所述玻璃基体是超白玻璃管。本技术是采用具有铝孪生靶和钛靶磁控溅射镀膜机，运用通常的镀膜工艺而 制取的。如具体实施方式之二所描述的太阳能集热真空玻璃管初样在机例行试验的结果显 示，其太阳能吸收率达到95. 2%，发射率为5. 4% (80°C )，1000小时现场试用，未发生所述 吸收镀层受损问题。取得了明显的效果。权利要求一种多层复合太阳能选择性吸收镀层，包括设置在透明玻璃基底表面由内而外依次布置的红外反射层(1)，阻热扩散层(2)、吸收层(3)，其特征在于，所述红外反射层(1)是金属铝红外反射层；所述阻热扩散层(2)是TiN氮化钛阻热扩散层；所述吸收层(3)是TiNxOy氮氧化钛选择性吸收层。2.根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层复合太阳能选择性吸收镀层，包括设置在透明玻璃基底表面由内而外依次布置的红外反射层（１），阻热扩散层（２）、吸收层（３），其特征在于，所述红外反射层（１）是金属铝红外反射层；所述阻热扩散层（２）是ＴｉＮ氮化钛阻热扩散层；所述吸收层（３）是ＴｉＮｘＯｙ氮氧化钛选择性吸收层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭廷玮，夏建业，范利宁，
申请(专利权)人：常州博士新能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]