本发明专利技术公开了一种高温太阳能光热转换功能镀层，包括依次沉积的内防护层、红外高反层、外防护层、吸收层和减反层，其中，内防护层直接沉积在基底上，所述吸收层为四层结构，且吸收层以镍和铬为靶、以氧为反应气形成，四层结构从内到外镍铬质量百分比依次降低、氧含量依次提高。依据本发明专利技术，具有高的太阳吸收比和在高温时低的红外发射比，并且在非真空高温条件下也具有优异的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涉及一种高温太阳能光热转换功能镀层。
技术介绍
太阳能光热转换功能镀层的结构一般为减反层、吸收层和红外高反层，依次沉积在基底上，红外高反层距基底最近，减反层在功能层的最外层，这种结构具有高的太阳吸收比和低的红外发射比。减反层的作用是使太阳光在减反层界面上和吸收层界面上的反射发生相消干涉效应，使被干涉的反射能量进入吸收层中，从而提高镀层的太阳吸收比。吸收层的作用是吸收太阳能光谱范围内的能量，其本身由一层或多层纳米金属粒子与电介质复合材料组成。纳米金属粒子受太阳光激发而发生电子能级跃迁，电子在返回其运行轨道时以热辐射的形式释放能量，从而实现光热转换功能。红外高反层的作用是降低红外发射比，根据基尔霍夫定律，红外高反射特性对应具有低的红外发射比。因为太阳能接收器内的能量会以红外辐射的形式向外散失，通过红外高反层可以使吸收的能量尽可能少的散失到接收器以外。目前，太阳能光热转换功能镀层的减反层材料主要包括SiO、AlN、AlNO、MgF、MgCF 等；吸收层材料主要包括AlN-Al、A1N-SS、TiAlN等；红外高反层材料主要包括Al、Cu等。 其性能一般能达到吸收比0. 86-0. 96，发射比0. 06-0. 09 (100°C )，但温度达到400。。时，其发射比一般会超过0. 2，且吸收比和发射比的性能会快速衰减。
技术实现思路
为此，本专利技术的目的在于提供一种高温太阳能光热转换功能镀层，其具有高的太阳吸收比和在高温时低的红外发射比，并且在非真空高温条件下也具有优异的稳定性。本专利技术采用以下技术方案该专利技术高温太阳能光热转换功能镀层，包括依次沉积的内防护层、红外高反层、外防护层、吸收层和减反层，其中，内防护层直接沉积在基底上，所述吸收层为四层结构，且吸收层以镍和铬为靶、以氧为反应气形成，四层结构从内到外镍铬质量百分比依次降低、氧含量依次提闻。基于上述结构，采用了四层结构的吸收层，即吸收层吸收层采用高熔点金属镍 (Ni )和铬(Cr )及其氧化物的复合材料，包含4个二级层，反应气体采用氧气(O2)，其具有优异的吸收性能和热稳定性，其性能在高温(400°C IO(TC)条件下衰减很小，发射比非常低，即便是在800°C其发射比也会低于0. 2。且意外的发现是基于上述四层结构的吸收层的镀层在800°C非真空条件下烘烤24小时后再测量其性能，其吸收比和发射比的衰减仅为 0. 01。另外，吸收层分层镀制，外层含氧量高，热稳定性好，内层含氧量低，对外保护层， 尤其是红外高反层的负面影响低，防止红外高反层氧化。上述高温太阳能光热转换功能镀层，所述四层结构的每层层厚在30-40nm，吸收层的总层厚在130 155nm。上述高温太阳能光热转换功能镀层，较佳的选择是所述四层结构的各层，从内到外镍铬氧(Ni-Cr-O)的摩尔比分别为5:3:2/2:1:2/3:1:6/1:1: 8，最外层形成氧化物，热稳定性极好，内层含氧量低，为主要的功能部分。上述高温太阳能光热转换功能镀层，所述内防护层和外防护层为铬层，其中内防护层的厚度为5(T60nm，外防护层的厚度为l(Tl5nm。内外防护层的选择主要在于红外高反层的保护，太厚会影响发射比，太薄则起不到实质的保护作用。上述高温太阳能光热转换功能镀层，所述红外高反层为银层，其厚度为 150nnTl60nm，银层或者银膜仍然是现在比较常用的选择，本方案中采用相对合理的厚度， 可有效降低发射比。上述高温太阳能光热转换功能镀层，所述减反层为氧化铝层，厚度为6(T70nm，致密的氧化铝膜能够形成进一步的保护。附图说明图I为依据本专利技术的一种高温太阳能光热转换功能镀层的结构原理图。图中1_基底；2-内防护层；3_红外高反层；4_外防护层；5_吸收层；6_减反层。具体实施例方式实施例I :参照说明书附图1，主要涉及吸收层的选择，对镀层的其它部分作一般性的选择，那么依据本专利技术的一种高温太阳能光热转换功能镀层，包括依次沉积的内防护层2、红外高反层3、外防护层4、吸收层5和减反层6，其中，内防护层直接沉积在基底I上，所述吸收层5为四层结构，且吸收层以镍和铬为靶、以氧为反应气形成，四层结构从内到外镍铬质量百分比依次降低、氧含量依次提高。内防护层和外防护层优选Cr (铬)，内防护层厚度为5(T60nm， 外防护层厚度为l(Tl5nm，所选用厚度为较佳选择，本领域的技术人员根据需要可以进行调整，红外高反层则采用Ag (银)，厚度在15(Tl60nm，减反层选择氧化铝，厚度在6(T70nm。在上述一般选择的基础上，采用吸收层最佳的选择结构为四层结构，且镍铬氧(Ni-Cr-O)的摩尔比分另Ij为5:3:2/2:1:2/3:1:6/1:1: 8，四层结构的最内层厚度为40nm,其他在30 32nm间选择。其制备方法为，把尺寸为40mmX40mmX Imm的316不锈钢基片固定在磁控派射实验机的基片架上，实验机腔体直径为700mm，高度为500mm，中心有4个旋转磁控溅射靶，其材质分别为银(Ag)、镍(Ni)、铬(Cr)、铝(Al)，基片到溅射靶的距离为90mm。用机械真空泵和分子泵将腔体内真空度抽到5X10_3Pa，调节挡板阀，充入30sccm氩气(Ar)，使腔体内压强达到4X10^8。启动铬(Cr)靶用5kW功率溅射6分钟后停止，启动银(Ag)靶用5kW功率溅射15分钟后停止，再启动铬(Cr)靶用5kW功率溅射I分钟，然后同时启动镍(Ni)靶， 功率为5kW，并冲入IOsccm氧气(O2)溅射3分钟，然后氧气(O2)增加到18sCCm溅射3分钟，氧气(O2)再增加到33sccm溅射4分钟，最后氧气(O2)增加到40sccm溅射5分钟后停止，启动铝(Al)靶，功率为3kW，同时充入(O2) 30SCCm溅射28分钟后停止，镀层制备完成。使用紫外-可见-近红外分光光度计和红外光谱仪测量该功能镀层的太阳吸收比为0. 958，不同温度的发射比分别为0. 04 (IOO0C )/0. 09 (400°C )/0. 16 (800°C)，其特别之处在于发射比非常低，特别是在高温情况下依然保持较低的发射比。更令人惊奇的是该镀层在800°C非真空条件下烘烤24小时后再测量其性能，其吸收比和发射比的衰减为0. 01。实施例2:设备、基片和真空条件同实施例1，启动铬(Cr)靶用5kW功率溅射8分钟后停止，启动银(Ag)靶用5kW功率溅射18分钟后停止，再启动铬(Cr)靶用5kW功率溅射2分钟，然后同时启动镍(Ni)靶，功率为5kW，并冲入IOsccm氧气(O2)溅射4分钟，然后氧气(O2)增加到 18sccm#i射4分钟，氧气(O2)再增加到33sccm#i射5分钟，最后氧气(O2)增加到40sccm 溅射6分钟后停止，启动铝(Al)靶，功率为3kW，同时充入(02 ) 30sCCm溅射30分钟后停止， 锻层制备完成。使用紫外-可见-近红外分光光度计和红外光谱仪测量该功能镀层的太阳吸收比为0.96，不同温度的发射比分别为0.05 (IOO0C )/0. I (400 0C )/0. 18 (800°C)，该镀层在 800°C非真空条件下烘烤24小时后再测量其性能，其吸收比和发射比的衰减为0. 012。实施例3 设备、基片和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张化明，刘希杰，柯伟，吴旭林，杨波，
申请(专利权)人：山东力诺新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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