一种中温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种中温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，选取铜作为基体材料，所述涂层从基体至表面依次为粘结层、红外反射层、吸收层、减反层。该涂层只需要Al靶、Cr靶，制备工艺简单，且均选用常规材料，便于选择和控制，靶材利用率高，适于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，尤其是关于，属于太阳能热利用

技术介绍
太阳能是世界公认的潜力巨大的清洁能源，将太阳能作为一种能源和动力加以利用，人类已经有300多年的历史。近年来，尤其是进入21世纪以来，随着常规化石能源的日见枯竭，太阳能作为一种清洁无污染而又来源巨大的能源，逐渐成为新能源研发的重点，世界各国对新能源的开发和利用投入了大量的人力和物力。CN101660117B公开了一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，但其仅适用于中低温度环境；专利技术专利DE3522427A1公开了一种太阳能选择性吸收涂层，但该涂层选用金属钛制备吸收层中的金属，成·本相对较高。因此，如何选择耐中温材料，设计合理的涂层结构，选用常规材料降低成本，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种中温太阳能选择性吸收涂层。本专利技术另一目的是提供中温太阳能选择性吸收涂层的制备方法。为了实现本专利技术的目的，本专利技术提供一种中温太阳能选择性吸收涂层，选取铜作为基体材料，所述涂层从基体至表面依次为粘结层、红外反射层、吸收层、减反层。所述粘结层由AlON膜构成，厚度为5(T250nm。所述红外反射层由Al金属层构成，其厚度为5(T250nm，优选为15(T200nm。所述吸收层包括厚度均为2(Tl00nm的第一亚吸收层和第二亚吸收层；两个亚吸收层均为AlCr-AlCrON膜；所述第一亚吸收层AlCr体积百分比为30飞0%，第二亚吸收层AlCr体积百分比为1(Γ30%。所述减反层为AlON减反膜，其厚度为2(T60nm。一种权利要求中温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，包括以下步骤步骤I粘结层的制备选取铜作为基体材料，采用Ar、N2和O2为反应气体；调整Al靶的电流，采用直流磁控反应溅射法制备AlON膜覆于基体表面作为粘结层；步骤2红外反射层的制备采用Ar气为反应气体；调整Al靶的电流，采用直流磁控反应溅射法制备Al金属层作为红外反射层；步骤3吸收层的制备采用Al靶和Cr靶共溅射，Ar、N2和O2混合气体作为反应气体，采用直流磁控反应溅射法制备均为AlCr-AlCrON膜的第一亚吸收层和第二亚吸收层；步骤4减反层的制备以Ar、N2和O2作为反应气体，调整Al靶电流，采用直流磁控反应溅射法制备AlON膜作为减反层。所述步骤I中溅射前将真空抽至3X10_3Pa以下，调整Al靶的电流为3(Γ50Α，溅射电压为320-390V，溅射气压为1. 5 3. 5X10^^。所述步骤2中溅射前将真空抽至3 X KT3Pa以下，调整Al靶的电流为3(Γ50Α，溅射电压为350-450V，溅射气压为1. 5 3. 5Χ K^Pa。所述步骤3中制备第一亚吸收层AlCr-AlCrON膜时，溅射前将真空抽至3 X 10_3Pa以下，调整Al靶、Cr靶电流分别为3(Γ50Α和5 10Α，溅射电压均为300-380V ；增加N2和O2的流量制备第二亚吸收层AlCr-AlCrON膜。所述步骤4中溅射前将真空抽至3 X KT3Pa以下，调整Al靶电流为3(Γ50Α，溅射电压为260-300V，溅射气压为3. 5^4. 5Χ K^Pa。本专利技术的有益效果1、本专利技术采用了两个靶材制备中温选择性吸收涂层，简化磁控溅射设备，有利于生产推广；2、采用铜作为基底材料，AlON膜作为粘结层，可以避免由于基底材料与涂层的热膨胀系数不同造成的涂层从基底材料上脱落的问题，增强涂层在高温下的附着力，从而不影响真空集热管的应用。3、本专利技术所述涂层厚度在500nm以下，在空气中，350°C，热处理200h，涂层的光学性能几乎不变，具有非真空高温稳定性；4、本专利技术所述涂层在太阳能光谱范围内(O. 3 2. 5 μ m)具有高的吸收率a(O. 92 O. 97)，在红外区域(2. 5 50 μ m)有很低的发射率ε (O. 05 O. 08);5、该涂层只需要Al靶、Cr靶，制备工艺简单，且均选用常规材料，便于选择和控制，靶材利用率高，适于大规模生产。附图说明图1为本专利技术涂层结构示意图；图中1、粘结层；2、红外反射层；3、吸收层；31、第一亚吸收层；32、第二亚吸收层；4、减反层。具体实施例方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1如图1所示，本专利技术中温太阳能选择性吸收涂层，选取铜作为基体，从基体至表面依次为粘结层1、红外反射层2、吸收层3、减反层4。所述粘结层由AlON膜构成，厚度为5(T250nm，优选厚度为8(Tl50nm。所述红外反射层由Al金属层构成，其 厚度为5(T250nm，优选厚度为15(T200nm。所述吸收层包括两个亚吸收层结构，依次为第一亚吸收层31和第二亚吸收层32 ;两个亚吸收层结构，均为AlCr-AlCrON膜。所述第一亚吸收层AlCr体积百分比为30飞0%，第二亚吸收层AlCr体积百分比为1(Γ30%;两亚吸收层的厚度均为2(Tl00nm。所述减反层为AlON减反膜，其厚度为20 60nmo实施例1的制备方法包括以下步骤步骤I粘结层的制备所述粘结层由AlON膜构成，采用金属Al靶，通过直流磁控反应溅射法制备的，Ar、N2和O2为反应气体；溅射前将真空抽至3X10_3Pa以下，通入惰性气体Ar，调整Al合金靶的电流为40A，溅射电压为350V，溅射气压为2 X KT1Pa制备AlON膜覆于基体表面作为粘结层；制备厚度为IOOnm ；步骤2红外反射层的制备所述红外反射层由Al金属层构成，所述的Al金属层是通过Al靶，采用直流磁控溅射法制备，Ar气为反应气体；溅射前将真空抽至3X 10_3Pa以下，通入惰性气体Ar，调整Al靶的电流为40A，溅射电压为400V，溅射气压为2X KT1Pa制备Al金属层，制备厚度为IOOnm ；步骤3吸收层的制备所述吸收层包括两个亚吸收层结构，依次为第一亚吸收层和第二亚吸收层；两个亚吸收层结构均为AlCr-AlCrON膜；采用Al靶和Cr靶共溅射，Ar、N2和O2混合气体作为反应气体制备；第一亚吸收层AlCr体积百分比为45%,第二亚吸收层AlCr体积百分比为20% ;两亚吸收层的厚度均为50nm ；制备第一亚吸收层AlCr-AlCrON膜，溅射前将真空抽至3 X 10_3Pa以下，通入惰性气体Ar、N2和O2作为反应气氛，调整Al靶、Cr靶电流分别为40A和8A，溅射电压均为350V，均采用直流磁控反应溅射制备；增加N2和O2的流量制备第二亚吸收层AlCr-AlCrON膜；步骤4减反层的制备所述减反层为AlON减反膜，制备AlON减反膜，溅射前将真空抽至3 X 10_3Pa以下，通入惰性气体Ar、N2和O2作为反应气体，调整Al靶电流为40A，溅射电压为280V，溅射气压为4X10^8制备AlON膜；其厚度40nm。检测结果实施例1制得的涂层340nm，在太阳能光谱范围内(O. 3^2. 5 μ m)吸收率a =0.94，在红外区域(2. 5 50 μ m)的发射率ε =0. 07，在大气中，350°C，200h退火处理，其颜色无变化，光学性能a =0.95，ε =0. 08高温发射率几乎不发生变化。实施例2采用实施例1所述的方法制备涂层；步骤I粘结层的制备所述粘结层由AlON膜构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于，选取铜作为基体材料，所述涂层从基体至表面依次为粘结层、红外反射层、吸收层、减反层。

【技术特征摘要】
1.一种中温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于，选取铜作为基体材料，所述涂层从基体至表面依次为粘结层、红外反射层、吸收层、减反层。2.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述粘结层由AlON膜构成，厚度为50 250nm。3.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述红外反射层由Al金属层构成，其厚度为50 250nm，优选为150 200nm。4.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述吸收层包括厚度均为2(Tl00nm的第一亚吸收层和第二亚吸收层；两个亚吸收层均为AlCr-AlCrON膜；所述第一亚吸收层AlCr体积百分比为3(Γ60%，第二亚吸收层AlCr体积百分比为1(Γ30%。5.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述减反层为AlON减反膜，其厚度为20 60nm。6.一种权利要求1-5中任一所述的中温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤步骤I粘结层的制备选取铜作为基体材料，采用Ar、N2和O2为反应气体；调整Al靶的电流，采用直流磁控反应溅射法制备AlON膜覆于基体表面作为粘结层；步骤2红外反射层的制备采用Ar气为反应气体；调整Al靶的电流，采用直流磁控反应溅射法制备Al金属层作为红外反射层；步骤3吸收层的制备采用Al靶和Cr靶共溅射，Ar、N2和O2混合气体作...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔银芳，尹万里，张敏，王轩，孙守建，
申请(专利权)人：北京市太阳能研究所集团有限公司，
类型：发明
国别省市：