[发明专利]一种单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能选择性吸收涂层，它用于太阳能集热器。

背景技术

膜层结构不同，导致吸收太阳光线的原理不同。渐变膜，为多层膜，其吸收层一般 是9层，它对太阳光线是逐层吸收的，而且其吸收光线的性能逐渐变高。由于这种渐变结构， 发射比随温度上升不断加大。而且吸收层中的铝离子在高温状态下，活泼性大大增强，并发 生漂移。这样膜层的内部结构发生错乱，导致膜层开始老化。铝存在高温下的扩散，使其反 射性能受到一定影响。长期处于这种高温状态下，膜层就会脱落，从而影响了真空集热管的 集热效率和寿命。在环境温度较低时，热损大，集热效率下降，影响正常使用；尤其在空晒超 过270℃时，膜层开始老化、脱落，吸收率快速降低，寿命大大缩短。

发明内容

为了解决以上问题，在金属反射膜上磁控溅射蒸镀化学性能更加稳定的陶瓷扩散 阻挡膜层，则可实现金属反射膜与选择性吸收膜之间的隔离，防止金属粒子的扩散，同时， 陶瓷扩散阻挡膜层透光，折射率较大，有的陶瓷扩散阻挡膜层有一定的消光系数，可以实现 对铝反射膜反射层发射的红外线实现有效的反射，进一步降低了吸热膜层的发射率,。因为 陶瓷扩散阻挡膜层的成分构成与减反射膜相近，所以使的在制造真空集热管原工装设备不 变的情况下，仅改变工艺路线便可实现膜层在高温下更加稳定，耐热性能提高，发射率更低 的要求。

本发明是这样实现的：一种单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层，其太阳能选 择性吸收涂层以沉积在衬底上的铝反射膜作为底层，以沉积在铝反射膜上的铝元素陶瓷为 扩散阻挡膜层，以沉积在铝元素陶瓷扩散阻挡膜层上的铝元素金属陶瓷复合成分为太阳能 选择性吸收材料膜层，以沉积在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层上的 铝元素陶瓷减反射膜作为表层，太阳能选择性吸收涂层通过单铝靶磁控溅射真空镀膜机结 合反应气体和工作气体实现镀膜。

单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层，其衬底为玻璃管，在单铝靶磁控溅射真 空镀膜机内纯氩气中非反应磁控溅射蒸镀铝反射膜在玻璃管上，之后注入氧气，氧气与磁 控溅射的铝原子反应，在铝反射膜上生成Al₂O₃陶瓷薄膜，作为扩散阻挡膜层，之后注入氩气 与氮气，或氩气与氮气、一氧化碳混合气体，或氩气与氮气、甲烷混合气体，或氩气与氮气、 乙炔混合气体，铝原子数对氮（或碳、氧）的比值亦增加，相应沉积的吸收材料厚度增加，之 后随着氮气的流量逐渐增加，氮对铝原子数的比值亦增加，相应沉积的吸收材料厚度增加， 形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层，吸收材料膜层的成分是渐变 的，吸收材料铝—氧—氮（或铝—碳—氧—氮），最后注入氩气与四氟化碳混合气体，形成在 铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层表面上，生成铝—氮—氟（或铝— 氧—氟）减反射膜作为表层。

单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层，其衬底为玻璃管，在单铝靶磁控溅射真 空镀膜机内纯氩气中非反应磁控溅射蒸镀铝反射膜在玻璃管上，之后注入氮气，氮气与磁 控溅射的铝原子反应，在铝反射膜上生成AlN陶瓷薄膜，作为扩散阻挡膜层，之后注入氩气 与氮气，或氩气与氮气、一氧化碳混合气体，或氩气与氮气、甲烷混合气体，或氩气与氮气、 乙炔混合气体，混合气体中氮气的份额减少，铝原子数对氮的比值亦增加，相应沉积的吸收 材料厚度增加，之后注入氩气与氮气混合气体中的氮气份额增加，氮对铝原子数的比值亦 增加，相应沉积的吸收材料厚度增加，形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材 料膜层，吸收材料膜层的成分是渐变的，吸收材料铝—氮（或铝—碳—氮）最后注入氩气与 四氟化碳混合气体，形成在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层表面上， 生成铝—氮—氟减反射膜作为表层。