[发明专利]太阳能收集器以及用于制造光吸收表面的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能收集器、一种用于制造光吸收表面的方法，还涉及一种用于光吸收或热辐射的表面的应用。

背景技术

迄今，例如用于热水处理的热学太阳能设备都设有吸收装置，吸收装置的表面通过喷漆或电镀涂层而染成黑色。由此用作吸收装置的涂层至今仍采用不同的方法后处理地涂覆在太阳能收集器上，这些不同的方法例如为喷漆或电镀涂层。在这样的吸收装置中环流有用于传递热量的冷却剂。

据此需要在传热器表面上额外地、后处理地且影响环境地涂覆(例如镀铬)化学剂或聚合物。采用聚合物的涂层长时间暴露在日光中会不稳定，因而会导致效率损耗。而且，热能必须克服涂层和金属换热器表面之间的边界层。

文献DE 103 61 910 B3公开了一种对构件表面进行无喷漆式涂黑的方法，构件由高硅含量的铝材料制成，在该方法中首先以不同的方式对表面进行预处理。在冲洗过程之后，通过在水状活性溶剂中的加工处理实现涂黑，该活性溶剂含有硫酸锌、乙二胺和钼酸铵。

文献DE 10 2004 031 034 A1公开了一种用于焊接构件的焊剂。在此，通过焊接处理形成一项或多项特殊表面性能。由此得到耐腐蚀、亲水或有粘性的表面以及美观的外形。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改善的太阳能收集器、一种改善的用于制造光吸收表面的方法以及一种用于光吸收或热辐射的表面的应用。

上述目的通过下述太阳能收集器、用于制造光吸收表面的方法以及用于光吸收或热辐射的表面的应用来实现。

本发明的技术方案在于，采用可控气氛钎焊(CAB)焊接工艺用于铝(例如特别用于铝传热器)、金属或玻璃的硬焊，在焊接过程中能够产生黑色表面。

通过对无腐蚀焊剂(Nocolok)添加二氧化钛纳米颗粒，在焊接之后、于表面(诸如铝表面或金属表面或玻璃表面)上能够涂上深色。颜色加深又被称为“涂黑焊接(Blackbraze)”，可以考虑采用涂黑焊接用于对冷却器进行可视化涂黑，从而省去涂黑喷漆。

高效的传热器，例如铝传热器或由其它金属制成的传热器，能够设有强光吸收表面，并且可以应用在太阳能技术中。这样就实现了具有优势的用于制造太阳能收集器的方法。

根据本发明，薄壁高效的传热器、诸如铝传热器的表面可以含有强光吸收的、黑色的钛化合物。在此，整体构造必须采用无机物/金属，从而确保实现应对UV的长久稳定性。吸收涂层必须结合在金属传热器的表面中。

本发明提供了一种太阳能收集器，具有光吸收表面，其特征在于，包括：具有表面的基础材料；纳米结构层，该结构层结合在表面的整个面中，以形成光吸收表面，其中，该纳米结构层含有纳米颗粒，纳米颗粒由无机材料构成。经由光吸收表面可以吸收例如太阳能、也就是光和红外线。太阳能收集器可以具有冷却剂通道，冷却剂能够流经该冷却剂通道。太阳能的吸收能够导致基础材料和冷却剂的加热。

纳米颗粒与其体积相关具有巨大的表面。也就是说，表面上的原子数量远多于较大的本体中的原子数量。因此，纳米颗粒能够更好地与环境进行化学和物理作用。

当将二氧化钛纳米颗粒添加到Nocolok焊剂中时，按照CAB焊接过程，(铝)表面被上色为深黑。通过表面分析(ESCA)显示，在焊接过程中形成的黑色表面也就是根据文献所述的强光吸收的氧氮化钛(Titanoxonitrid)。

这样，形成黑色表面的涂层进行纳米结构处理，并且嵌入到由铝基础材料构成的表面中，亦或是嵌入到由金属或玻璃构成的表面材料的表面中。不光滑的表面表现为强的光吸收性能以及红外线吸收性能。因此，这样的表面还是理想的黑色辐射体，并由此还适用于特别在太空中的热辐射。由于换热器和吸收涂层之间的边界层的减小而实现了高效的热传递。

根据本发明，可以使纳米颗粒的无机材料的热吸收率大于基础材料的热吸收率。例如，无机材料可以含有钛和/或至少一种钛化合物。基础材料可以包括铝、金属或玻璃。

本发明还提供一种用于制造光吸收表面的方法，该方法包括以下步骤：准备具有一个表面的基础材料；对该表面涂上一层含有纳米颗粒的涂层，该纳米颗粒由无机材料组成；以及，对表面进行加热，以使含有纳米颗粒的涂层形成为纳米结构层，该纳米结构层结合在所述表面中，以形成光吸收表面。本发明的方法能够优选用于制造本发明的太阳能收集器的光吸收表面。

例如可以将含有纳米颗粒的涂层喷涂在表面上。对此可以使纳米颗粒存在于溶剂中。可替换地，还可以将溶剂以其它适宜的方式涂覆在表面上。