[发明专利]一种中温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，尤其是关于一种中温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，属于太阳能热利用技术领域。

背景技术

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；发明专利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。

发明内容

本发明的目的是提供一种中温太阳能选择性吸收涂层。

本发明另一目的是提供中温太阳能选择性吸收涂层的制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明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50~250nm。

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。

所述吸收层包括厚度均为20~100nm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30~60%，第二亚吸收层AlCr体积百分比为10~30%。

所述减反层为AlON减反膜，其厚度为20~60nm。

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1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1中溅射前将真空抽至3×10^-3Pa以下，调整Al靶的电流为30~50A，溅射电压为320-390V，溅射气压为1.5~3.5×10^-1Pa。

所述步骤2中溅射前将真空抽至3×10^-3Pa以下，调整Al靶的电流为30~50A，溅射电压为350-450V，溅射气压为1.5~3.5×10^-1Pa。

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3×10^-3Pa以下，调整Al靶、Cr靶电流分别为30~50A和5~10A，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3×10^-3Pa以下，调整Al靶电流为30~50A，溅射电压为260-300V，溅射气压为3.5~4.5×10^-1Pa。

本发明的有益效果：

1、本发明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、本发明所述涂层厚度在500nm以下，在空气中，350℃，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；