[发明专利]一种双层WOx基光热转换涂层及其制备方法

说明书

本发明提供的一种双层WO_x基光热转换涂层，包括基底，基底上按照由下至上的顺序依次设置的高吸收层和减反射层，其中，高吸收层为WO_x层，减反射层为WO_x或SiO₂介质层；其采用单钨靶的磁控溅射技术来制备，在制备过程中，氧气来源于残余的空气，非常有限的氧原子仅仅与少数的钨原子反应形成氧化钨，形成一种吸收涂层；减反射层为介质性质的WO_x和SiO₂层；这种双层的梯度结构，由于光的干涉作用，该梯度结构能有效吸收太阳光，增强涂层的光吸收效率；这种双层的WO_x基涂层具有结构简单，制备成本低，易扩展的特点，简化了涂层的制备工艺，适用于低价、大规模的工业化生产。

技术领域

本发明涉及太阳能光热转换技术领域，具体涉及一种双层WO_x基光热转换涂层及其制备方法。

背景技术

太阳能是一种丰富的环保的可再生能源，可以作为缓解环境污染和能源危机问题的替代能源。太阳能的转化形式有很多种，例如光伏发电，光热转换以及化学能等。其中，光热转换技术是最为直接的技术，其将太阳辐射直接转换为热能，继而对热能的再利用。在光热转换技术中，关键的效率问题在于涂敷在光热转换系统中集热单元上的光热转换涂层材料，不同的应用所涉及的吸热材料的类型也不一样，所起到的作用也不一样。为了能够从太阳辐射能中捕获更多的能量，多年来各个领域的学者，不断探索并开发性能优异的光热转换材料，将其研究应用到不同的结构中，包括本征吸收材料，织构化表面，过渡金属氮化物和碳化物材料，金属-电介质(金属陶瓷)复合涂层材料等。

在众多的光热转换涂层结构中，通常都涉及到一个非常复杂的多层结构，例如3层的“电介质-金属-电介质”叠堆结构，4层的双“金属陶瓷”基涂层结构，多个金属层和介质层的串联起来的光学干涉结构等。通常，这些涂层结构的制备工艺都非常复杂，不可避免的增加了制备的成本，结构扩展性较差，也不利于大规模化的商业化生产。总的来说，寻求一种结构工艺简单、成本低廉且光学性能优异的太阳能光热转换涂层，具有非常重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术中存在的不足，提供了一种双层WO_x基光热转换涂层及其制备方法，利用WO_x薄膜价态结构之间的变化组合，使WO_x薄膜的光学性能具有可调控性；同时，这种双层结构的WO_x基涂层具有结构简单，制备成本低，易扩展的特点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种双层WO_x基光热转换涂层，包括基底，基底上按照由下至上的顺序依次设置的高吸收层和减反射层，其中，高吸收层为WO_x层，减反射层为WO_x或SiO₂介质层。

优选地，高吸收层的厚度为60～70nm。

优选地，减反射层的厚度为80～110nm。

一种双层WO_x基光热转换涂层的制备方法，基于一种双层WO_x基光热转换涂层，包括以下步骤：

步骤1，步骤1，对基底进行预处理；

步骤2，在基底1上沉积高吸收层，其中，高吸收层为WO_x层；

步骤3，在高吸收层上沉积减反射层，其中，减反射层为WO_x或SiO₂介质层。

优选地，步骤1中，对基底进行预处理的具体方法是：

首先，将基底抛光，之后依次在酒精、丙酮和去离子水中经超声波清洗；