CN102102917A - 非晶质太阳能热吸收膜 - Google Patents
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Abstract
一种非晶质太阳能热吸收膜，包含：一以金属材质制成的金属膜；及一非晶质碳碳膜以非晶质碳为材质制成，且形成于该金属膜的一表面。借此，以提升该非晶质太阳能热吸收膜的耐候性。
Description
技术领域
本发明关于一种太阳能热吸收膜，特别是一种非晶质太阳能热吸收膜。
背景技术
请参照图1所示，现有太阳能热吸收膜8，通常依序由一铝制反射层81、一第一铝/氮化铝薄膜82、一第二铝/氮化铝薄膜83及一抗反射膜84所共同叠合而成。其中，该铝制反射层81的厚度约70nm，其用以反射红外线(IR)；该第一铝/氮化铝薄膜82的厚度约50nm，其用以吸收该太阳能；该第二铝/氮化铝薄膜83的厚度约10nm，且该第二铝/氮化铝薄膜83的铝含量较第一铝/氮化铝薄膜82低，其用以吸收该太阳能；该抗反射膜84由不锈钢(SUS)+铝+氮化铝作为材质所制成，且厚度约为60nm，其用以将因高温所产生的辐射反射回该现有太阳能热吸收膜8内，以避免能量的逸散。
该现有太阳能热吸收膜8用以设置于一基材9的表面，例如设置于一铜管的表面，且该铝制反射层81朝向该基材9。借此，该现有太阳能热吸收膜8于受到太阳光照射时，便可吸收太阳光的能量，而转换为热能传递至该基材9(铜管)，若该基材9(铜管)内含有流动介质，例如水，便可对该流动介质加热，如此便可应用于太阳能热水器。
一般而言，由于某些地区气候较为潮湿，造成金属表面容易腐蚀。然而该现有太阳能热吸收膜8中，该铝制反射层81、第一铝/氮化铝薄膜82、第二铝/氮化铝薄膜83及抗反射膜84的耐蚀性较差，因此一旦该抗反射膜84受到腐蚀，则容易造成该铝制反射层81、一第一铝/氮化铝薄膜82及一第二铝/氮化铝薄膜83也接连产生腐蚀现象，而造成该现有太阳能热吸收膜8的崩坏或脱落，因而使其具有耐候性差及使用寿命低落的缺点。
再且，该现有太阳能热吸收膜8由于结构为四层结构，层数较多，因此于制程上也较为繁复，使其具有制程成本较高的缺点。
基于上述原因，其有必要进一步改良上述现有非晶质太阳能热吸收膜。
发明内容
本发明目的乃改良上述缺点，以提供一种非晶质太阳能热吸收膜，使该非晶质太阳能热吸收膜具有高耐候性。
本发明次一目的是提供一种非晶质太阳能热吸收膜，以增加该非晶质太阳能热吸收膜的耐腐蚀性。
本发明再一目的是提供一种非晶质太阳能热吸收膜，以简化制程。
本发明又一目的是提供一种非晶质太阳能热吸收膜，以降低制作成本。
根据本发明的非晶质太阳能热吸收膜，包含：一层以金属材质制成的金属膜及一层非晶质碳碳膜，该非晶质碳碳膜以非晶质碳为材质制成，且形成于该金属膜的一表面。
本发明借助上述结构，达到了提升该非晶质太阳能热吸收膜的耐候性、简化制程及降低生产成本的目的。
附图说明
图1：现有太阳能热吸收膜的剖面图。
图2：本发明第一实施例的非晶质太阳能热吸收膜的剖面图。
图3：本发明第二、三实施例的非晶质太阳能热吸收膜的剖面图。
主要元件符号说明：
1非晶质太阳能热吸收膜 11金属膜 12非晶质碳碳膜
13抗反射膜 2基材 8现有太阳能热吸收膜
81铝制反射层 82第一铝/氮化铝薄膜 83第二铝/氮化铝薄膜
84抗反射膜 9基材
具体实施方式
为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
请参照图2所示，本发明的非晶质太阳能热吸收膜1依序由一金属膜11及一非晶质碳碳膜12叠合而成。
该金属膜11可选择由铜(Cu)、银(Ag)、铬(Cr)、钛(Ti)、铝(Al)或锆(Zr)等金属材质制成，以作为反射层，该金属膜11的厚度为10-200nm。
该非晶质碳碳膜12设置于该金属膜11的表面用以吸收太阳能，且该非晶质碳碳膜12的厚度介于200～1000nm，该非晶质碳碳膜12的厚度低于200nm时，热吸收效果不佳。该非晶质碳碳膜12以非晶质碳为材质制成，由于由于碳的耐蚀性较高，因此该非晶质碳碳膜12可提升该非晶质太阳能热吸收膜1的耐候性，以避免因腐蚀而造成该非晶质太阳能热吸收膜1的破损或脱落。该非晶质碳碳膜12可为纯非晶质碳形成；或者，该非晶质碳碳膜12中可另掺杂有一种掺杂金属，以提升该非晶质碳碳膜12的整体机械强度。该非晶质碳碳膜12中的掺杂金属较佳选择与该金属膜11相同材质的金属，以增加该非晶质碳碳膜12于该金属膜11表面的附着性，当然也可选择掺杂与该金属膜11不同材质的金属。该掺杂金属于该非晶质碳碳膜12中所占的原子百分比较佳低于10％，高于0.1％，以避免掺杂了过多的掺杂金属，而造成该非晶质碳碳膜12的耐蚀性下降。如此，该金属膜11及非晶质碳碳膜12便可共同构成本发明的非晶质太阳能热吸收膜1，有效提升该非晶质太阳能热吸收膜1的耐候性。
请参照图3所示，较佳地，一抗反射膜13进一步设置于该非晶质碳碳膜12的表面，使得该非晶质碳碳膜12介于该金属膜11及抗反射膜13之间。透过该抗反射膜13的设置可避免太阳能以辐射方式逸散至该非晶质太阳能热吸收膜1外，而造成热吸收效率降低。该抗反射膜13可选择以氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化硅(SiO)、二氧化钛(TiO2)及氧化锆(ZrO2)等材质制成。该抗反射膜13的厚度介于20～300nm。
本发明可于一基材2(例如铝片或钢片)的表面依序设置该金属膜11及非晶质碳碳膜12，或者进一步于该非晶质碳碳膜12的表面设置该抗反射膜13，以构成本发明的非晶质太阳能热吸收膜1，以吸收太阳能并将热传至该基材2，例如可应用于太阳能热水器。
本发明第一实施例的非晶质太阳能热吸收膜：
请参照图2所示，本发明第一实施例的非晶质太阳能热吸收膜1包含一金属膜11及一非晶质碳碳膜12。本实施例的该金属膜11为50nm厚的钛质金属膜；该非晶质碳碳膜12为500nm厚的无掺杂金属的非晶质碳碳膜12。
本实施例的非晶质太阳能热吸收膜1选择以批次式溅镀设备进行制作，详细制程如下：
首先，将该基材2置放于一批次式溅镀设备的腔体中，并关闭腔门。接着，通过一真空装置对该腔体内进行抽真空，直至该腔体内的压力低于3×10-5torr。接着，将30sccm的氩气(Ar)通入该腔体内，腔体内的压力维持在3.0mTorr，再对该基材2施加-400V的偏压，并对该基材2施以电浆前处理，以初步清洁该基板2的表面。
接着，启动钛金属靶溅镀电源，且溅射功率为0.5kW，靶材溅射电流为2A，并进行溅镀形成钛质的金属膜11，直至该金属膜11的厚度达50nm后，便关闭该钛金属靶溅镀电源。如此便可于该基材2的表面形成该金属膜11，如图2所示。
再进行该非晶质碳碳膜12的制作，启动石墨靶溅镀电源，且靶材溅射功率调整为1.5kW，靶材溅射电流为3A。通入氩气(Ar)与乙炔(C2H2)的比例为5∶1，工作压力维持在5.9mTorr，直至于该金属膜11的表面形成厚度500nm无掺杂金属的非晶质碳碳膜12后，便关闭该石墨靶溅镀电源，如此，便完成第一实施例该非晶质太阳能热吸收膜1的制作。
本发明第二实施例的非晶质太阳能热吸收膜：
请参照图3所示，本发明第二实施例的非晶质太阳能热吸收膜1包含一金属膜11、一非晶质碳碳膜12及一抗反射膜13。本实施例的该金属膜11为50nm厚的钛质金属膜；该非晶质碳碳膜12为500nm厚的无掺杂金属的非晶质碳碳膜12；该抗反射膜13为85nm的二氧化硅薄膜。
本实施例的非晶质太阳能热吸收膜1选择以批次式溅镀设备进行制作，详细制程如下：
首先，将该基材2置放于一批次式溅镀设备的腔体中，并关闭腔门。接着，通过一真空装置对该腔体内进行抽真空，直至该腔体内的压力低于3×10-5torr。接着，将30sccm的氩气(Ar)通入该腔体内，腔体内的压力维持在3.0mTorr，再对该基材2施加-400V的偏压，并对该基材2施以电浆前处理，以初步清洁该基板2的表面。
接着，启动钛金属靶溅镀电源，且溅射功率为0.5kW，靶材溅射电流为2A，并进行溅镀形成钛质的金属膜11，直至该金属膜11的厚度达50nm后，便关闭该钛金属靶溅镀电源。如此便可于该基材2的表面形成该金属膜11，如图2所示。
再进行该非晶质碳碳膜12的制作，启动石墨靶溅镀电源，且靶材溅射功率调整为1.5kW，靶材溅射电流为3A。通入氩气(Ar)与乙炔(C2H2)的比例为5∶1，工作压力维持在5.9mTorr，直至于该金属膜11的表面形成厚度500nm无掺杂金属的非晶质碳碳膜12后，便关闭该石墨靶溅镀电源。
最后，再进行该抗反射膜13的溅镀，本实施例接着启动硅(Si)靶溅镀电源，靶材溅射功率为1.5kW，靶材溅射电流为3A。通入腔体的氩气(Ar)与氧气(O2)的比例为5∶1，腔体内的压力维持于4.5mTorr，直至于该非晶质碳碳膜12的表面形成厚度为85nm的二氧化硅薄膜作为该抗反射膜13，便完成第二实施例该非晶质太阳能热吸收膜1的制作。
本发明第三实施例的非晶质太阳能热吸收膜：
请参照图3所示，本发明第三实施例的非晶质太阳能热吸收膜1包含一金属膜11、一非晶质碳碳膜12及一抗反射膜13。本实施例的该金属膜11为50nm厚的钛质金属膜；该非晶质碳碳膜12为500nm厚，且为掺杂有3.5at％钛金属的非晶质碳碳膜12；该抗反射膜13为85nm的二氧化硅薄膜。
本实施例的非晶质太阳能热吸收膜1相同选择以批次式溅镀设备进行制作，详细制程如下：
首先，将该基材2置放于一批次式溅镀设备的腔体中，并关闭腔门。接着，通过一真空装置对该腔体内进行抽真空，直至该腔体内的压力低于3×10-5torr。接着，将30sccm的氩气通入该腔体内，腔体内的压力维持在3.0mTorr，再对该基材2施加-400V的偏压，并对该基材2施以电浆前处理，以初步清洁该基板2的表面。
接着，启动钛金属靶溅镀电源，靶材溅射功率为0.5kW，靶材溅射电流为2A，进行溅镀形成该钛质的金属膜11，直至该金属膜11的厚度达50nm。如此便可于该基材2的表面形成该金属膜11，如图2所示。
形成该钛质的金属膜11后，保持该钛金属靶溅镀电源的开启，并另启动石墨靶溅镀电源，且靶材溅射功率调整为1.5kW，靶材溅射电流为3A。通入氩气(Ar)与乙炔(C2H2)的比例为5∶1，工作压力维持在5.9mTorr，直至于该金属膜11的表面形成厚度为500nm的非晶质碳碳膜12后，便关闭该钛金属靶溅镀电源及石墨靶溅镀电源。如此，本实施例的非晶质碳碳膜12中便掺杂有3.5at％的钛金属，以提升该非晶质碳碳膜12的整体机械强度及相对于该钛质的金属膜11表面的附着性。
最后，再进行该抗反射膜13的溅镀，本实施例接着启动硅(Si)靶溅镀电源，靶材溅射功率为1.5kW，靶材溅射电流为3A。通入腔体的氩气(Ar)与氧气(O2)的比例为5∶1，腔体内的压力维持于4.5mTorr，直至于该非晶质碳碳膜12的表面形成厚度为85nm的二氧化硅薄膜作为该抗反射膜13，便完成第三实施例该非晶质太阳能热吸收膜1的制作。
如此，通过设置该非晶质碳碳膜12作为热吸收膜，可大幅强化该非晶质太阳能热吸收膜1的耐候性及耐腐蚀性，可避免因腐蚀而造成太阳能热吸收膜的脱落或崩坏；再且本发明的非晶质太阳能热吸收膜仅为三层结构，仅需三道制程便可完成该非晶质太阳能热吸收膜1的制作，使得该非晶质太阳能热吸收膜1的结构可大幅简化制程，降低制程成本，且本发明的非晶质太阳能热吸收膜1的热吸收效率亦可达92％以上。
本发明提供一种非晶质太阳能热吸收膜，使该非晶质太阳能热吸收膜具有高耐候性的功效。
本发明提供一种非晶质太阳能热吸收膜，以增加该非晶质太阳能热吸收膜的耐腐蚀性。
本发明提供一种非晶质太阳能热吸收膜，以简化制程。
本发明提供一种非晶质太阳能热吸收膜，以降低制作成本。
Claims (11)
1.一种非晶质太阳能热吸收膜，其特征在于包含：
一层金属膜，以金属材质制成；及
一层非晶质碳碳膜，以非晶质碳为材质制成，且形成于该金属膜的一个表面。
2.依权利要求1所述的非晶质太阳能热吸收膜，其特征在于，该非晶质碳碳膜中另掺杂一种掺杂金属。
3.依权利要求2所述的非晶质太阳能热吸收膜，其特征在于，该掺杂金属于该非晶质碳碳膜中所占的原子百分比低于10at％。
4.依权利要求2所述的非晶质太阳能热吸收膜，其特征在于，该掺杂金属与该金属膜的制成材质相同。
5.依权利要求2所述的非晶质太阳能热吸收膜，其特征在于，该掺杂金属与该金属膜的制成材质不同。
6.依权利要求1所述的非晶质太阳能热吸收膜，其特征在于，该非晶质碳碳膜的厚度为200-1000nm。
7.依权利要求1所述的非晶质太阳能热吸收膜，其特征在于，该金属膜以铜(Cu)、银(Ag)、铬(Cr)、钛(Ti)、铝(Al)或锆(Zr)其中之一的金属材质制成。
8.依权利要求1所述的非晶质太阳能热吸收膜，其特征在于，该金属膜的厚度为10-200nm。
9.依权利要求1所述的非晶质太阳能热吸收膜，其特征在于，更包含一层抗反射膜，该抗反射膜形成于该非晶质碳碳膜的表面，且该非晶质碳碳膜介于该金属膜及该抗反射膜之间。
10.依权利要求9所述的非晶质太阳能热吸收膜，其特征在于，该抗反射膜以氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化硅(SiO)、二氧化钛(TiO2)或氧化锆(ZrO2)其中之一的材质制成。
11.依权利要求9所述的非晶质太阳能热吸收膜，其特征在于，该抗反射膜的厚度为20～300nm。
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