[发明专利]太阳光-热转换构件、太阳光-热转换装置和太阳热发电装置

说明书

本发明提供了一种太阳光‑热转换构件，其包含β‑FeSiz相材料。所述太阳光‑热转换构件对数百nm波长下的可见光表现出高吸光率而对数千nm波长下的红外光表现出低吸光率，因此高效地吸收数百nm波长下的可见光并将其转换为热并且因在数百℃的温度下的热发射所致的热辐射很小。所述太阳光‑热转换构件因此可高效地吸收太阳光和提供热并可防止因热发射所致的热辐射。

技术领域

本发明涉及太阳光-热转换构件、太阳光-热转换装置和太阳热发电装置。

背景技术

常规的太阳热发电装置将太阳光转换为热并使用该热来发电。在这些装置中，太阳光在集光部集中并使用该经集中的太阳光来加热容器或流动通道中的热介质(油、溶解盐、熔融钠等)。

已对涂布容器或流动通道的表面以用该涂层来促进经集中的太阳光的吸收和抑制因从容器或流动通道向外部的热发射所致的热辐射进行了研究(2002年7月，NREL/TP-520-31267，“Review of Mid-to High-Temperature Solar Selective AbsorberMaterials”，C.E.Kennedy(下文称为Kennedy))。

关于这点，如图1中所示，太阳光谱(大约5500℃的黑体辐射温度下的热发射谱)延伸居中于数百nm波长下的可见光区。另一方面，在为太阳光-热转换装置中易于获得温度的数百℃(例如，大约580℃)下的热发射谱延伸居中于数千nm波长下的红外区。因此，在太阳光-热转换装置中获得的温度下的热发射谱的范围偏离太阳光谱的范围。

在特定温度下热发射的辐射率与对应于该温度的热发射谱中的光的吸光率相对应。因此，归因于数百℃的温度下的热发射的低热辐射意味着对应于数百℃的温度的热发射谱中的光的吸光率小，即，对数千nm波长下的红外光的吸光率小。

因此，对太阳光表现出高吸光率和由在数百℃的温度下的热发射所致的低热辐射的涂层可以说是这样一种涂层，其对数百nm波长下的可见光的吸光率大而对数千nm波长下的红外光的吸光率小。这样的涂层可有利地用来促进经集中的太阳光的吸收并抑制从容器或流动通道向外部的因热发射所致的热辐射。

Kennedy列出了用于此类涂层的材料并具体给出了W、MoO_3-掺杂的Mo、B-掺杂的Si、CaF₂、HfC、ZrB₂、SnO₂、In₂O₃、Eu₂O₃、ReO₃、V₂O₅、LaB₆等。

除了用于此类涂层的材料自身的选择外，还常规上优化涂层的层结构。

例如Kennedy和WO02/103257中明确描述了涂层结构。这些文件还提出，可利用因在多个具有不同折射率的层叠的层的界面处的反射所致的干涉来提供对数百nm波长下的可见光表现出高吸光率而对数千nm波长下的红外光表现出低吸光率的涂层。这里，Kennedy描述了例如金属层如Mo、Ag、Cu和Ni与介电层如Al₂O₃、SiO₂、CeO₂和ZnS的层叠体的使用。

发明内容

本发明提供了新型太阳光-热转换构件。本发明还提供了太阳光-热转换装置和包括该太阳光-热转换构件的太阳热发电装置。

本发明人发现，β-FeSi₂相材料适用于太阳光-热转换构件并因此实现下述发明。

本发明的第一方面涉及一种包含β-FeSi₂相材料的太阳光-热转换构件。