CN101451773B - 太阳能选择性吸收膜及其制造方法 - Google Patents

太阳能选择性吸收膜及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101451773B
CN101451773B CN2007101962973A CN200710196297A CN101451773B CN 101451773 B CN101451773 B CN 101451773B CN 2007101962973 A CN2007101962973 A CN 2007101962973A CN 200710196297 A CN200710196297 A CN 200710196297A CN 101451773 B CN101451773 B CN 101451773B
Authority
CN
China
Prior art keywords
stainless steel
film
solar selective
nitrogen
selective absorbing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2007101962973A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101451773A (zh
Inventor
庄瑞诚
叶詠津
张孝炜
陈文杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Industrial Technology Research Institute ITRI
Original Assignee
Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Industrial Technology Research Institute ITRI filed Critical Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority to CN2007101962973A priority Critical patent/CN101451773B/zh
Publication of CN101451773A publication Critical patent/CN101451773A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101451773B publication Critical patent/CN101451773B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00—Details of absorbing elements
    • F24S70/20—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/25—Coatings made of metallic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00—Details of absorbing elements
    • F24S70/20—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/225—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption for spectrally selective absorption
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

一种太阳能选择性吸收膜，以不锈钢/氮化不锈钢膜作为陶瓷金属合金膜。该太阳能选择性吸收膜的效能可以符合高吸收率、低放射率原则。该不锈钢/氮化不锈钢膜是利用真空溅镀制作而成，且在真空溅镀制程中只使用不锈钢靶材。不锈钢靶材的真空溅镀制程几乎无靶材毒化问题，不须投入防毒化设备，可确保长时间溅镀操作，并增加制程上的稳定性，降低真空溅镀制程的操作与硬件设置成本。

Description

太阳能选择性吸收膜及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及一种太阳能选择性吸收膜及其制造方法，且特别涉及一种具有不锈钢/氮化不锈钢膜的太阳能选择性吸收膜及其制造方法。
【背景技术】
太阳能由于其供应源源不断，来源受到地域局限较小，亦不是含量有限的能源，因此为当今备受瞩目的环保能源。而且，太阳能是一种非常清洁的能源，不会引起污染，更不会耗尽自然资源或导致全球温室效应，为近几十年来研究并希望能善加利用的环保再生能源。
在使用太阳能时，可通过太阳能选择性吸收膜大量吸收太阳光的辐射能，并降低太阳能选择性吸收膜的黑体辐射散逸损失，接着进行光-热转换，使其成为日常使用的能源。为了能让太阳光的辐射能获得充分应用，除了让太阳光聚焦以提高单位面积的能量密度外，还需要有效提高太阳能选择性吸收膜的吸收率及降低放射率，让太阳光的辐射能可以有效率地被吸收利用。
一般太阳能选择性吸收膜的结构由底部的反射层、辐射吸收层及顶部的抗反射层所构成。太阳能选择性吸收膜整体对太阳辐射的吸收率受到众多因素影响，例如底部的反射层的材质与粗糙度，辐射吸收层的光学性质、厚度、材料种类与堆栈数，及抗反射层的厚度与光学性质等。若要太阳能选择性吸收膜具有较高的光热转换效率，可使用由多层陶瓷金属合金膜堆栈制作而成的辐射吸收层。适当的陶瓷金属合金膜厚度与金属分率，可在太阳能辐射区域表现出高吸收而对热辐射(红外线区域)表现出透明型态。此陶瓷金属合金膜沉积在对红外线反射的金属基材上，可以形成太阳能选择性吸收膜。
在太阳能选择性吸收膜中常使用的陶瓷金属合金膜例如是金属-氮化铝(M-AlN)和金属-氧化铝(M-Al2O3)。而且，为了使太阳能选择性吸收膜的光学性质稳定、使用寿命长、没有污染、膜层的放射率极低，通常利用双钯材直流电磁控管等离子体溅镀技术(Novel two-target DC magnetron plasmasputtering technology)来制备此种陶瓷金属合金膜。
在制备金属-氮化铝(M-AlN)和金属-氧化铝(M-Al2O3)时，诸如铝等靶材易与环境气体(氧气或氮气)反应产生氧化反应或氮化反应。在一般反应性直流溅镀制程中，造成靶材表面毒化而降低镀率，并损伤镀膜成品。此外，若镀膜成品中含易氧化金属时，镀膜成品使用久后也易氧化变质。
【发明内容】
本发明提供一种太阳能选择性吸收膜及其制造方法，只使用不锈钢靶作为溅镀靶材来源，可以制作出性能良好的太阳能选择性吸收膜。
本发明提出一种太阳能选择性吸收膜，其具有反射层与陶瓷金属合金膜。陶瓷金属合金膜设置于在反射层上，且陶瓷金属合金膜由至少一层不锈钢/氮化不锈钢膜构成。
在本发明的一实施例中，上述陶瓷金属合金膜中，各层的不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率不同，该金属分率为不锈钢与氮化不锈钢的比例。
在本发明的一实施例中，上述陶瓷金属合金膜由第一不锈钢/氮化不锈钢膜与第二不锈钢/氮化不锈钢膜构成。第二不锈钢/氮化不锈钢膜设置于第一不锈钢/氮化不锈钢膜上，其中第二不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率与第一不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率不同。
在本发明的一实施例中，上述太阳能选择性吸收膜，还具有抗反射膜。抗反射膜设置于陶瓷金属合金膜上。抗反射膜的材质可为氮化不锈钢或氮氧化不锈钢。
在本发明的一实施例中，上述抗反射膜是在含氮的气体环境中，只使用不锈钢靶材并经由溅镀制成。
在本发明的一实施例中，上述抗反射膜是在含氮、氧的气体环境中，只使用不锈钢靶材并经由溅镀制成。
在本发明的一实施例中，上述陶瓷金属合金膜经由溅镀制成。
在本发明的一实施例中，上述陶瓷金属合金膜是只使用不锈钢靶材并经由溅镀制成。
在本发明的一实施例中，上述反射层的材质包括铝或铜。
本发明提出一种太阳能选择性吸收膜的制造方法，包括下列步骤。首先，提供反射层。然后，进行溅镀制程，以于反射层上形成至少一层不锈钢-氮化不锈钢膜，其中此溅镀制程只使用不锈钢靶材。
在本发明的一实施例中，上述溅镀制程是在含氮的气体环境中进行。
在本发明的一实施例中，上述溅镀制程中，进一步包括改变含氮的气体环境中的氮气含量，以使各层的不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率不同。
在本发明的一实施例中，上述溅镀制程中，所述氮气含量为5～50％。
在本发明的一实施例中，上述溅镀制程中，进一步包括改变施加于所述不锈钢靶材的功率，以使各层的不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率不同。
在本发明的一实施例中，上述溅镀制程中，施加于所述不锈钢靶材的功率为100～200瓦特。
在本发明的一实施例中，上述太阳能选择性吸收膜的制造方法，进一步包括于所述陶瓷金属合金膜上形成抗反射膜。抗反射膜的材质可为氮化不锈钢或氮氧化不锈钢。
在本发明的一实施例中，上述抗反射膜的形成方法包括在含氮的气体环境中，只使用不锈钢靶材进行溅镀制程。
在本发明的一实施例中，上述抗反射膜的形成方法包括在含氮、氧的气体环境中，只使用不锈钢靶材进行溅镀制程。
在本发明的一实施例中，上述反射层的材质包括铝或铜。
本发明的太阳能选择性吸收膜只使用不锈钢/氮化不锈钢膜作为陶瓷金属合金膜(辐射吸收层)。由于不锈钢/氮化不锈钢薄膜具有良好的耐腐蚀性以及硬度，因此，可以提高太阳能选择性吸收膜的寿命。而且，只使用不锈钢/氮化不锈钢膜作为陶瓷金属合金膜的太阳能选择性吸收膜的效能可以符合高吸收率、低放射率原则。
本发明的太阳能选择性吸收膜制造方法，只需要使用不锈钢靶材作为溅镀靶材来源，在含氮的气体环境中，通过改变氮气含量及/或施加于不锈钢靶材的功率，即可制作出太阳能选择性吸收膜。因此，本发明的太阳能选择性吸收膜制造方法，不但制程简单，还可以减少设备成本。而且，不锈钢靶材的真空溅镀制程几乎无靶材毒化问题，不须投入防毒化设备，可确保长时间溅镀操作，并增加制程上的稳定性，降低真空溅镀制程的操作与硬件设置成本。
为让本发明的上述特征和优点能更加明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
【附图说明】
图1为本发明的一优选实施例的太阳能选择性吸收膜的结构示意图。
图2A至图2C分别为a组、b组、c组的反射率光谱图。
图3A至图3C分别为a组、b组、c组的穿透率光谱图。
【主要附图标记说明】
100：太阳能选择性吸收膜
102：反射层
104：陶瓷金属合金膜
104a、104b：不锈钢/氮化不锈钢膜
106：抗反射层
【具体实施方式】
首先，说明本发明的太阳能选择性吸收膜。图1为本发明的一优选实施例的太阳能选择性吸收膜的结构示意图。在本发明中，不锈钢/氮化不锈钢膜表示不锈钢与氮化不锈钢的合金膜。
请参照图1，太阳能选择性吸收膜100是由反射层102、陶瓷金属合金膜104以及抗反射层106所构成。
反射层102的材质包括金属，例如铝或铜。
陶瓷金属合金膜104例如设置于在反射层102上，用以吸收太阳辐射能。陶瓷金属合金膜104包括至少一层不锈钢/氮化不锈钢膜。此陶瓷金属合金膜104是只使用不锈钢靶材并经由溅镀制成的。在本实施例中陶瓷金属合金膜104例如是由不锈钢/氮化不锈钢膜104a与不锈钢/氮化不锈钢膜104b构成。不锈钢/氮化不锈钢膜104b设置于不锈钢/氮化不锈钢膜104a上。不锈钢/氮化不锈钢膜104b的金属分率与不锈钢/氮化不锈钢膜104a的金属分率不同。不锈钢/氮化不锈钢膜104b的金属分率可以高于或低于不锈钢/氮化不锈钢膜104a的金属分率。
在本实施例中，陶瓷金属合金膜104是以两层的不锈钢/氮化不锈钢膜104a、104b为例作说明，当然陶瓷金属合金膜104也可以是由三层以上的不锈钢/氮化不锈钢膜所构成。而且，各层的不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率不同。陶瓷金属合金膜104中，各层的不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率的变化方式亦没有限定，可依实际需要而加以设定。举例来说，陶瓷金属合金膜104中可以是高金属分率的不锈钢/氮化不锈钢膜与低金属分率的不锈钢/氮化不锈钢膜交错堆栈而成，或者是不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率呈渐变式变化等，其中低金属分率与高金属分率是相比较而言的，低金属分率是指相对于高金属分率，其金属分率较低；高金属分率是指相对于低金属分率，其金属分率较高。通过层叠多层不同金属分率的不锈钢/氮化不锈钢膜，可以使陶瓷金属合金膜104的效能符合高吸收率、低放射率原则，进而提高太阳能选择性吸收膜的效能。
抗反射膜106例如设置于陶瓷金属合金膜104上。抗反射膜106的材质包括陶瓷膜，例如是氮化不锈钢膜或氮氧化不锈钢膜。抗反射膜106是在含氮的气体环境中或在含氮、氧的气体环境中，只使用不锈钢靶材并经由溅镀制成。通过设置抗反射膜106可以进一步提高太阳能选择性吸收膜的效能。
本发明的太阳能选择性吸收膜100是使用不锈钢/氮化不锈钢膜作为陶瓷金属合金膜104(辐射吸收层)。不锈钢块材虽具有优越的化学惰性，但是在真空溅镀系统中，若以适当的功率所产生的等离子体来轰击不锈钢靶材，将可轰击出不锈钢材质本身的金属组成，如铁(Fe)、铬(Cr)、镍(Ni)等金属原子。被击出的金属原子可与通入的反应性气体(氮气，N2)反应键结，而在基板上沉积形成不锈钢/氮化不锈钢薄膜。当改变溅镀功率可改变不锈钢中金属被溅射出来的速率，搭配调整不同反应气氛(氮气)可制作出不同金属分率的不锈钢/氮化不锈钢薄膜(陶瓷金属合金膜)，以应用于太阳能选择性吸收膜。此不锈钢靶材的真空溅镀制程几乎无靶材毒化问题，不须投入防毒化设备，可确保长时间溅镀操作，并增加制程上的稳定性，降低真空溅镀制程的操作与硬件设置成本。
而且，不锈钢/氮化不锈钢薄膜的腐蚀性及硬度也比原来的不锈钢块材佳。不锈钢/氮化不锈钢薄膜的优异的耐腐蚀特性归功于渗层中形成许多诸如CrN、Cr7C3和Cr2N的铬的氮化物与碳化物。因此，使用不锈钢/氮化不锈钢薄膜作为太阳能选择性吸收膜，可以提高太阳能选择性吸收膜的寿命。
接着，说明本发明的太阳能选择性吸收膜制造方法。请参照图1，提供反射层102。然后，进行溅镀制程，以于反射层102上形成由至少一层不锈钢/氮化不锈钢膜构成的陶瓷金属合金膜104。此溅镀制程是在含氮的气体环境中进行，且只使用不锈钢靶材。在利用溅镀制程形成陶瓷金属合金膜104的过程中，通过改变含氮的气体环境中的氮气含量和/或施加于不锈钢靶材的功率以使各层的不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率不同。其中，氮气含量例如是为5～50％。施加于不锈钢靶材的功率例如是100～200瓦特。然后，进行溅镀制程，以于陶瓷金属合金膜104上形成抗反射膜106。此抗反射膜106的材质包括氮化不锈钢，抗反射膜106同样是在含氮的气体环境中，只使用不锈钢靶材，利用溅镀制程而形成。当然，此抗反射膜106的材质也可以是氮氧化不锈钢，在含氮、氧的气体环境中，只使用不锈钢靶材并进行溅镀制程而形成。
在本发明的太阳能选择性吸收膜制造方法中，只需要使用不锈钢靶材作为溅镀靶材来源，在含氮的气体环境中，通过改变氮气含量和/或施加于不锈钢靶材的功率，即可制作出太阳能选择性吸收膜。亦即，整个太阳能选择性吸收膜的制备可以在单一溅镀机台中进行。因此，本发明的太阳能选择性吸收膜制造方法，不但制程简单，还可以减少设备成本。而且，此不锈钢靶材的真空溅镀制程几乎无靶材毒化问题，不须投入防毒化设备，可确保长时间溅镀操作，并增加制程上的稳定性，降低真空溅镀制程的操作与硬件设置成本。
以下通过具体实验例，以进一步说明本发明的特点及功效。
实验例
[单层膜试验]
以外径3英时的圆形不锈钢(AISI321)靶进行真空溅镀，以玻璃作为基材，进行单层膜试制。验证不锈钢靶材在不同溅镀功率(100～200W)与不同反应气氛比例下(N％，5～50％)，所获得的不同氮化程度的不锈钢/氮化不锈钢膜(即不同金属分率的不锈钢/氮化不锈钢膜)的膜特性。并利用分光光谱仪测量膜层的穿透率(T)与反射率(R)。将各实验例的实验参数整理于表一。
以实验例a1为例，在靶材功率100W，氮气流量2.5sccm、氩气流量47.5sccm条件下，进行溅镀10分钟，于玻璃基材上形成不锈钢/氮化不锈钢膜。其它实验例a2-a6、b1-b6、c1-c6以及d是采用与实验例a1的方法制备，只是其镀膜条件更改为表一所示的条件。
表一
Figure S2007101962973D00071
根据实验结果显示，当溅镀制程仅通入氩气作为等离子体产生气氛源，无反应气氛N2通入时，所沉积的膜层为不锈钢金属膜(实验例d)，所呈现的外观具金属反射光泽(穿透率＜5％，反射率＞90％)。
当溅镀制程通入氮气作为反应性气氛时(实验参数见表一)，可发现所沉积的膜层并非纯金属膜光泽，所沉积的膜层为不锈钢/氮化不锈钢膜。在相同功率下(a组、b组、c组)，当氮气分率提高，膜层的外观颜色越淡、越接近透明膜表示不锈钢的氮化程度越高。反之，当氮气气体分率越低，膜层的颜色越深，表示其金属分率较高。
而且，当溅镀功率相对较低时(100W)，所击出的不锈钢原子速度相对较慢且原子数量较少，与反应气氛(N2)有较高的化学剂量比，所击出的原子可获得充分的氮化程度。因此，在低功率下，以较低的氮气分率即可制备出氮化程度高的氮化不锈钢膜。同理，当溅镀功率提高(150W、200W)时，所击出的不锈钢原子速度相对较快且原子数量较多，相对需要更高的氮气分率才可获得氮化程度较高的膜层。在目前的3种溅镀功率(100W、150W、200W)下，都可以获得不同氮化程度的不锈钢膜层与氮气分率所对应的规律。换句话说，当氮气分率越高，不锈钢的氮化程度越高。另外，当通入反应气氛氮气后，膜层不再呈现金属光泽，并且外观颜色随不同氮气分率呈规律变化。因此，可说明在不同氮气分率下所获得的膜层为不同金属分率的氮化不锈钢膜，即不同金属分率的陶瓷金属合金膜。
接着，将不同参数组下的膜层进行分光光谱分析，可获得其薄膜的反射率与穿透率。图2A至图2C分别为a组、b组、c组的反射率光谱图。图3A至图3C分别为a组、b组、c组的穿透率光谱图。
基本上，由薄膜的颜色及透明度就可推得其反射率及穿透率。以a组为例，实验例a2-a5的薄膜颜色很接近，从图2A及图3A也可发现，其光学性质(反射率与穿透率)也几乎一样。
如图2A至图2C的反射率图谱所示，高金属分率的薄膜和低金属分率的薄膜，两者的光谱的反应趋势也有明显的差异。低金属分率的薄膜，其反射率在可见光波长范围会随着波长的增加而减少，在红外光范围几乎持平，且反射率维持在10％以下(例如实验例a2-a5、实验例b3-b6、实验例c3-c6)。而高金属分率的薄膜，在可见光波长范围下，其反射率会随着波长增加而递增；在红外光范围，则随波长增加反射率有下降趋势(例如实验例a1、实验例b1-b2)。至于实验例c1、c2，在红外光范围下，反射率则是分别持平在50％、40％。比较特别的是实验例c3，混合高低金属分率的图谱特性，表示其金属分率是介于二者之间。
而且，如图3A至图3C的穿透率图谱所示，氮化不锈钢膜的穿透率会随着金属分率的降低而提高。穿透率在可见光波长范围会随着波长的增加而增加，在红外光范围几乎持平。
根据上述单层膜试验的结果，通过组合不同金属分率的氮化不锈钢膜，可以得到高吸收率、低放射率的太阳能选择性吸收膜。
[太阳能选择性吸收膜试验]
实验例1
在玻璃基材上形成一层金属铝膜作为反射层，该金属铝膜的镀膜条件如下：靶材功率：200W，氩气流量：40sccm，溅镀时间：10分钟。然后，于此金属铝膜上溅镀一层高金属分率的氮化不锈钢膜。高金属分率的氮化不锈钢膜的镀膜条件如下：靶材功率：150W，气体总流量：50sccm(Ar+N2)，氮气流率：5％，溅镀时间：10分钟。接着，于高金属分率的氮化不锈钢膜上溅镀一层低金属分率的氮化不锈钢膜。低金属分率的氮化不锈钢膜的镀膜条件如下：靶材功率：150W，气体总流量：50sccm(Ar+N2)，氮气流率：15％，溅镀时间：10分钟。如此，可制备出太阳能选择性吸收膜A。然后，测量太阳能选择性吸收膜A的吸收率及放射率，结果列于表二。
实验例2
在玻璃基材上形成一层金属铝膜作为反射层，此金属铝膜的镀膜条件如下：靶材功率：200W，氩气流量：40sccm，溅镀时间：10分钟。然后，于此金属铝膜上溅镀一层高金属分率的氮化不锈钢膜。高金属分率的氮化不锈钢膜的镀膜条件如下：靶材功率：150W，气体总流量：50sccm(Ar+N2)，氮气流率：7.4％，溅镀时间：10分钟。接着，于高金属分率的氮化不锈钢膜上溅镀一层低金属分率的氮化不锈钢膜。低金属分率的氮化不锈钢膜的镀膜条件如下：靶材功率：150W，气体总流量：50sccm(Ar+N2)，氮气流率：15％，溅镀时间：10分钟。如此，可制备出太阳能选择性吸收膜B。然后，测量太阳能选择性吸收膜B的吸收率及放射率，结果列于表二。
表二
Figure S2007101962973D00091
从表二的结果来看，只使用不锈钢/氮化不锈钢膜作为陶瓷金属合金膜的太阳能选择性吸收膜的效能可以符合高吸收率、低放射率原则。而且，在上述实验例中只以简单的双层结构来制作太阳能选择性吸收膜。当在太阳能选择性吸收膜中，使陶瓷金属合金膜(不锈钢/氮化不锈钢膜)具有更佳的金属分率、或者增加膜层数目(例如增加金属分率的渐层(即，金属分率逐渐增加或逐渐减少的层)数目)，将可获得更优越的效能结果。此外，若是在最外层增加一层陶瓷膜(高氮化程度的氮化不锈钢膜，即提高N2的流率下制备高氮化程度的抗反射层)作为抗反射膜，可以更进一步提高太阳能选择性吸收膜的效能。
综上所述，本发明的太阳能选择性吸收膜只使用不锈钢/氮化不锈钢膜作为陶瓷金属合金膜(辐射吸收层)。由于不锈钢/氮化不锈钢薄膜具有良好的耐腐蚀性以及硬度，因此，可以提高太阳能选择性吸收膜的寿命。而且，只使用不锈钢/氮化不锈钢膜作为陶瓷金属合金膜的太阳能选择性吸收膜的效能可以符合高吸收率、低放射率原则。
在本发明的太阳能选择性吸收膜制造方法中，只需要使用不锈钢靶材作为溅镀靶材来源，在含氮的气体环境中，通过改变氮气含量和/或施加于不锈钢靶材的功率，即可制作出太阳能选择性吸收膜。因此，本发明的太阳能选择性吸收膜制造方法，不但制程简单，还可以减少设备成本。而且，不锈钢靶材的真空溅镀制程几乎无靶材毒化问题，不须投入防毒化设备，可确保长时间溅镀操作，并增加制程上的稳定性，降低真空溅镀制程的操作与硬件设置成本。
虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应可作任意更动与润饰，因此，本发明的保护范围应以所附权利要求书所限定的范围为准。

Claims (21)

1.一种太阳能选择性吸收膜，包括：
反射层；以及
陶瓷金属合金膜，其设置于所述反射层上，所述陶瓷金属合金膜由至少一层不锈钢/氮化不锈钢膜构成，其中不锈钢/氮化不锈钢膜表示不锈钢与氮化不锈钢的合金膜。
2.如权利要求1所述的太阳能选择性吸收膜，其中在所述陶瓷金属合金膜中，各层的不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率不同，该金属分率为不锈钢与氮化不锈钢的比例。
3.如权利要求2所述的太阳能选择性吸收膜，其中所述陶瓷金属合金膜包括：
第一不锈钢/氮化不锈钢膜；以及
第二不锈钢/氮化不锈钢膜，其设置于所述第一不锈钢/氮化不锈钢膜上，其中所述第二不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率与所述第一不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率不同。
4.如权利要求1所述的太阳能选择性吸收膜，进一步包括设置于所述陶瓷金属合金膜上的抗反射膜。
5.如权利要求4所述的太阳能选择性吸收膜，其中所述抗反射膜的材质包括氮化不锈钢或氮氧化不锈钢。
6.如权利要求5所述的太阳能选择性吸收膜，其中所述抗反射膜是在含氮的气体环境中，只使用不锈钢靶材并经由溅镀制成。
7.如权利要求5所述的太阳能选择性吸收膜，其中所述抗反射膜是在含氮、氧的气体环境中，只使用不锈钢靶材并经由溅镀制成。
8.如权利要求1所述的太阳能选择性吸收膜，其中所述陶瓷金属合金膜是经由溅镀制成的。
9.如权利要求1所述的太阳能选择性吸收膜，其中所述陶瓷金属合金膜是只使用不锈钢靶材并经由溅镀制成的。
10.如权利要求1所述的太阳能选择性吸收膜，其中所述反射层的材质包括铝或铜。
11.一种太阳能选择性吸收膜的制造方法，包括：
提供反射层；以及
进行溅镀制程，以于所述反射层上形成至少一层不锈钢/氮化不锈钢膜，其中所述溅镀制程只使用不锈钢靶材，其中不锈钢/氮化不锈钢膜表示不锈钢与氮化不锈钢的合金膜。
12.如权利要求11所述的太阳能选择性吸收膜的制造方法，其中所述溅镀制程是在含氮的气体环境中进行。
13.如权利要求12所述的太阳能选择性吸收膜的制造方法，其中在所述溅镀制程中，进一步包括改变含氮的气体环境中的氮气含量，以使各层的不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率不同，该金属分率为不锈钢与氮化不锈钢的比例。
14.如权利要求13所述的太阳能选择性吸收膜的制造方法，其中在所述溅镀制程中，所述氮气含量为5～50％。
15.如权利要求11所述的太阳能选择性吸收膜的制造方法，其中在所述溅镀制程中，进一步包括改变施加于所述不锈钢靶材的功率，以使各层的不锈钢/氮化不锈钢膜的金属分率不同，该金属分率为不锈钢与氮化不锈钢的比例。
16.如权利要求15所述的太阳能选择性吸收膜的制造方法，其中在所述溅镀制程中，施加于所述不锈钢靶材的功率为100～200瓦特。
17.如权利要求11所述的太阳能选择性吸收膜的制造方法，进一步包括于所述陶瓷金属合金膜上形成抗反射膜。
18.如权利要求17所述的太阳能选择性吸收膜的制造方法，其中所述抗反射膜的材质包括氮化不锈钢或氮氧化不锈钢。
19.如权利要求17所述的太阳能选择性吸收膜的制造方法，其中所述抗反射膜的形成方法包括在含氮的气体环境中，只使用不锈钢靶材进行溅镀制程。
20.如权利要求17所述的太阳能选择性吸收膜的制造方法，其中所述抗反射膜的形成方法包括在含氮、氧的气体环境中，只使用不锈钢靶材进行溅镀制程。
21.如权利要求11所述的太阳能选择性吸收膜的制造方法，其中所述反射层的材质包括铝或铜。
CN2007101962973A 2007-12-07 2007-12-07 太阳能选择性吸收膜及其制造方法 Active CN101451773B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007101962973A CN101451773B (zh) 2007-12-07 2007-12-07 太阳能选择性吸收膜及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007101962973A CN101451773B (zh) 2007-12-07 2007-12-07 太阳能选择性吸收膜及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101451773A CN101451773A (zh) 2009-06-10
CN101451773B true CN101451773B (zh) 2010-09-29

Family

ID=40734152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007101962973A Active CN101451773B (zh) 2007-12-07 2007-12-07 太阳能选择性吸收膜及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101451773B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101839575B (zh) * 2010-03-25 2012-10-10 常州龙腾太阳能热电设备有限公司 适用于槽式太阳能热发电的集热管的内管及其镀膜方法
TWI425107B (zh) * 2010-11-15 2014-02-01 Ind Tech Res Inst 連續式濺鍍設備以及太陽能選擇性吸收膜的製造方法
CN102353164B (zh) * 2011-08-25 2012-12-26 山东力诺新材料有限公司 一种高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
CN102721218A (zh) * 2012-06-29 2012-10-10 苏州嘉言能源设备有限公司 太阳能中温选择性吸收涂层
CN103963387B (zh) * 2014-01-15 2016-01-20 洛阳新晶润工程玻璃有限公司 一种高吸热低反射蓝膜镀膜玻璃及其制造方法
CN104697210B (zh) * 2015-03-19 2016-06-15 吉林大学 一种原位自生长的太阳光谱选择性吸收膜及其制备方法
CN113865125B (zh) * 2021-09-30 2023-09-08 太原理工大学 一种不锈钢基太阳能选择性吸收涂层

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN200968738Y (zh) * 2006-11-22 2007-10-31 江苏太阳雨太阳能有限公司 一种中高温太阳能集热管

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN200968738Y (zh) * 2006-11-22 2007-10-31 江苏太阳雨太阳能有限公司 一种中高温太阳能集热管

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP昭57-101250A 1982.06.23
申越等.新型太阳光谱选择性吸收涂层的热稳定性.太阳能学报 5.2002,(5),571-574.
申越等.新型太阳光谱选择性吸收涂层的热稳定性.太阳能学报 5.2002,(5),571-574. *
蒋德源.太阳能选择性吸收涂层的近期发展.新能源22 6.2000,22(6),39-44.
蒋德源.太阳能选择性吸收涂层的近期发展.新能源22 6.2000,22(6),39-44. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101451773A (zh) 2009-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101451773B (zh) 太阳能选择性吸收膜及其制造方法
Rebouta et al. Solar selective absorbers based on Al2O3: W cermets and AlSiN/AlSiON layers
Selvakumar et al. Review of physical vapor deposited (PVD) spectrally selective coatings for mid-and high-temperature solar thermal applications
CN102121757B (zh) 一种非真空太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法
Kondaiah et al. Tantalum carbide based spectrally selective coatings for solar thermal absorber applications
US20100035034A1 (en) Light selective absorbing coating and its process
Zou et al. Effects of antireflection layers on the optical and thermal stability properties of a spectrally selective CrAlN–CrAlON based tandem absorber
CN1070933C (zh) 含元素周期表第ivb族中金属、氮和氧的化合物材料及其制备方法
CN101660117B (zh) 一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
Li et al. Adhesion improvement and characterization of magnetron sputter deposited bilayer molybdenum thin films for rear contact application in CIGS solar cells
Zhao et al. A novel TiC-TiN based spectrally selective absorbing coating: Structure, optical properties and thermal stability
CN107270564B (zh) 一种太阳光热吸收涂层
CN104532188A (zh) 选择性太阳能热吸收涂层的复合薄膜材料及其制备方法
Xue et al. Preparation and spectral properties of solar selective absorbing MoSi2–Al2O3 coating
CN201539995U (zh) 钽金属掺杂的氮化钛金属陶瓷薄膜
Farooq et al. Optimisation of metal sputtered and electroplated substrates for solar selective coatings
Yoon et al. Optical properties of zirconium oxide thin films for semitransparent solar cell applications
CN106500374A (zh) 一种双相纳米复合太阳能吸收涂层及制造方法
Khoshsirat et al. Optimization of Mo/Cr bilayer back contacts for thin-film solar cells
Abdelfatah et al. Comparison of structure and solar-selective absorbance properties of Al2O3 thin films with Al and Ni reflector interlayers
CN111996491A (zh) 一种太阳吸收率可设计的热控涂层及制备方法
CN1584445A (zh) NiCrOXNY太阳光谱选择性吸收薄膜及制备方法
TWI697575B (zh) 太陽能選擇性吸收膜及其製造方法
TW200925299A (en) Solar selective absorber film and manufacturing method of the same
Lu et al. Preparation and thermal stability of a novel mid-temperature air-stable solar selective coating

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhuang Ruicheng

Inventor after: Ye Yujin

Inventor after: Zhang Binghong

Inventor after: Chen Wenjie

Inventor before: Zhuang Ruicheng

Inventor before: Ye Yujin

Inventor before: Zhang Xiaowei

Inventor before: Chen Wenjie

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHUANG RUICHENG YE YEJIN ZHANG XIAOWEI CHEN WENJIE TO: ZHUANG RUICHENG YE YEJIN ZHANG BINGHONG CHEN WENJIE