[发明专利]高性能全介质干涉多层膜-TCO串联型滤光器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种串联型滤光器，具体地，涉及一种全介质多层膜滤光器与透明导电氧化物薄膜（简称TCO）滤光器结合起来，克服了彼此的缺点，将二者优点集于一身，是一种高光谱效率的滤光器。 

背景技术

本发明的技术主要针对热光伏发电系统，热光伏系统在未来军用和民用供电方面都有着巨大的应用潜能，因其有众多优点：热源广泛，输出功率密度高，系统在工作中无移动部件，可靠性高等。滤波器是热光伏系统中关键部件，可以将热源辐射的能量进行选择性的通过与反射，减轻电池的热负担，提高热能的利用率，提升系统整体效率，因此滤波器的性能直接影响系统的整体效率。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种滤光器，其能将全介质多层膜滤光器与TCO滤光器进行有机组合，集二者优点于一身，对全光谱能量进行调制，使可利用的波段能量透射，不可利用的波段能量反射，以提高滤光器的光谱效率，可结合热光伏系统使用，提高系统效率。 

为达到上述目的，本发明提供了一种高性能全介质干涉多层膜-TCO串联型滤光器，该滤光器包含： 

基底，

设置在基底第一面上的TCO膜层；

设置在TCO膜层上的全介质多层膜；及

设置在基底第二面上减反射膜层；

所述的全介质多层膜是由若干层高折射率介质膜与低折射率介质膜交替叠加构成。

上述的高性能全介质干涉多层膜-TCO串联型滤光器，其中，所述的全介质多层膜由8-50层高折射率介质膜、低折射率介质膜形成，其中，每层高折射率介质膜、低折射率介质膜的厚度为10-400nm。 

上述的高性能全介质干涉多层膜-TCO串联型滤光器，其中，所述的高折射率介质膜为Si膜；所述的低折射率介质膜为SiO₂膜。 

上述的高性能全介质干涉多层膜-TCO串联型滤光器，其中，所述的减反射膜层由若干层高折射率介质膜与低折射率介质膜交替叠加构成。 

上述的高性能全介质干涉多层膜-TCO串联型滤光器，其中，所述的减反射膜层由4-20层高折射率介质膜与低折射率介质膜形成，其中，每层高折射率介质膜、低折射率介质膜的厚度为10-400nm，所述的高折射率介质膜选择TiO₂膜，所述的低折射率介质膜为SiO₂膜。 

本发明还提供了一种上述的高性能全介质干涉多层膜-TCO串联型滤光器的制备方法，该方法包含以下具体步骤： 

步骤1，在10-3Pa的真空度下，将TCO膜以蒸发法镀制在基底上；

步骤2，对镀制好TCO膜层的基底进行退火处理得到TCO滤光器，退火温度为550℃，退火时间为20分钟；

步骤3，将高折射率材料、低折射率材料分别放置于镀膜机内进行预熔，基底加温200℃，真空度为10-3Pa，将高折射率材料和低折射率材料蒸发起来，交替镀制在TCO滤光器表面；

步骤4，在步骤3做好的滤光器的基底背面镀制减反射膜层，以增强可转化波段的透射率，得到全介质干涉介质膜-TCO串联滤光器。本发明的减反射膜是通过折射率不同的多层膜对入射光进行综合干涉调制，从而起到增透效果的，其中主要增透可利用波段的透射率，而不可利用波段主要通过TCO膜层进行高反射。

上述的高性能全介质干涉多层膜-TCO串联型滤光器的制备方法，其中，所述步骤1中，TCO膜的镀制厚度达到300nm时，镀制完成。 

上述的高性能全介质干涉多层膜-TCO串联型滤光器的制备方法，其中，所述的高折射率介质材料为Si材料；所述的低折射率介质材料为SiO₂材料。 

上述的高性能全介质干涉多层膜-TCO串联型滤光器的制备方法，其中，在步骤3中，交替镀制的每层高折射率材料层、低折射率材料层的厚度均为10~400nm，层数为8-50层。 

上述的高性能全介质干涉多层膜-TCO串联型滤光器的制备方法，其中，在步骤4中，所述的减反射膜层由4~20层高折射率介质层及低折射率介质层交替镀制形成，其中，所述的高折射率介质膜选择TiO₂膜，所述的低折射率介质膜为SiO₂膜。 

本发明的全介质薄膜滤波器可设计光谱范围为短波部分（如小于4μm），通过薄膜沉积系统制备；TCO滤光器可设计光谱范围为长波部分（大于4μm），通过薄膜沉积系统制备后进行退火处理；再将二者有机结合，并进行适当调整，就可以进行大范围的光谱控制。