[发明专利]吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及太阳光选择性吸收涂层领域，尤其是一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法。所述吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：基底层清洗；采用镀膜方法在基底层上制备红外反射层；采用镀膜方法在红外反射层上制备吸收层；采用镀膜方法在吸收层上制备减反层；所述的吸收层自下而上依次包括金属亚层、半导体锗亚层和以及金属氮氧化物亚层，所述金属亚层、半导体锗亚层和以及金属氮氧化物亚层均采用镀膜方法依次制备。所述吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层是由上述制备方法制备的。本发明公开的涂层制备工艺简单、镀膜设备所需条件要求低，适用于大规模低成本生产。

技术领域

本发明涉及光谱选择性吸收涂层领域，尤其是一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法。

背景技术

光谱选择性吸收涂层是实现太阳能光热转换的核心材料，其作用是吸收太阳光能量将其转换为热能，涂层温度升高，进而由传热介质通过传导的方式将热量带走加以利用。由基尔霍夫定律、普朗克定律、维恩定律可知：处于热平衡时，任何物体对黑体辐射的吸收率等于同温度、同波长下该物体的辐射率，并且不同温度黑体辐射能量的波长有一个极大值，随着温度升高波长的峰值向短波方向移动。太阳辐射相当于6000K的黑体辐射，辐射波长范围为300-2500nm，辐射波长峰值集中在500nm附近；室温(20℃)到500℃的热辐射波长峰值在9.9-3.7μm之间。衡量涂层选择性吸收性能的重要指标之一是太阳光谱吸收率α与红外辐射率ε(T)之比，α/ε，α/ε值越大越适合200℃以上的中高温应用。现有的光谱选择性吸收涂层并没有实现吸收边可调的光谱选择性吸收涂层的相关报道。

发明内容

本发明提供吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层，能够实现高太阳光吸收到低红外辐射的吸收边连续可调，并且随着吸收边向短波方向移动，辐射率降低。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

通过一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：基底层清洗；采用镀膜方法在基底层上制备红外反射层；采用镀膜方法在红外反射层上制备吸收层；采用镀膜方法在吸收层上制备减反层；所述的吸收层自下而上依次包括金属亚层、半导体锗亚层和以及金属氮氧化物亚层，所述金属亚层、半导体锗亚层和以及金属氮氧化物亚层均采用镀膜方法依次制备。

上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，基底层清洗过程包括：首先，采用中性洗涤液对所述基底层进行初步清洗；然后，在通过射频离子源轰击，对所述基底层表面进行二次清洗，工作气体为惰性气体。

上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，所述镀膜方法为磁控溅射法；

制备红外反射层时，选用的靶材为铝靶、铜靶、金靶、银靶、镍靶或铬靶，工作气体为惰性气体；

制备金属亚层时，选用的靶材为钛靶、铜靶、银靶、金靶或镍靶，工作气体为惰性气体；

制备半导体锗亚层时，选用的靶材为半导体锗靶，工作气体为惰性气体；

制备金属氮氧化物亚层时，选用的靶材为钛靶、锆靶、铌靶、铝靶中的一种或几种，工作气体为惰性气体、氮气和氧气。

上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，所述红外反射层选用的靶材的热膨胀系数大于所述金属亚层选用的靶材的热膨胀系数，所述金属亚层的选用靶材的热膨胀系数大于半导体锗的热膨胀系数。

上述的吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，制备减反层，包括制备高折射率介质层和制备低折射率介质层；

其中：

制备所述高折射率介质层时，选用的靶材为钛靶、铋靶、铈靶、铌靶、碲靶、铪靶、锆靶、铬靶、锑靶、钽靶或硅靶，工作气体为惰性气体和氧气；