CN102261757B - 带氮化硅介质选择吸收涂层的太阳能集热器芯及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带氮化硅介质选择吸收涂层的太阳能集热器芯，包括基体，其特征在于：在基体上设置有高红外反射的导电膜，在高红外反射的导电膜上设置有氮化硅或氮氧化硅介质膜。本发明结构合理，制备方法效果理想，利于推广应用。
Description
技术领域
本发明属太阳能热利用技术领域, 涉及太阳能选择性吸收涂层中膜系材料选择和膜系结构设计，尤其是一种带有氮化硅介质选择性吸收涂层的平板太阳能集热器芯膜及其制备方法。
背景技术
现有具有太阳能选择性吸收涂层的平板太阳能集热器芯膜系，不是耐候性差、耐热性差，就是连续自动流水线生产制作效率低。市场上大部分太阳能集热用的吸收涂层多为氮化铝、氧化铝、氧化硅介质涂层，利用磁控溅射技术沉积不是效率低，就是耐热性差、耐候性差，不能很好适合平板太阳能热水器使用，也不适于高效卷对卷或片式步进连续生产制作，影响了平板型太阳能选择性吸收涂层的广泛应用。
发明内容
本发明目的：本发明提供一种带有氮化硅介质选择性吸收涂层的平板太阳能集热器芯膜，其目的是解决以往的太阳能集热器芯膜耐热、耐候性差和不适于高效卷对卷或片式步进连续生产制作的问题。
技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种带氮化硅介质选择吸收涂层的太阳能集热器芯，包括基体，其特征在于：在基体上设置有高红外反射的导电膜，在高红外反射的导电膜上设置有氮化硅或氮氧化硅介质膜。
在所述氮化硅或氮氧化硅介质膜上还设置有半透明导电膜，半透明导电膜上设置有起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜。
高红外反射的导电膜的厚度为70~150nm；氮化硅或氮氧化硅介质膜的厚度为40~90nm；半透明导电膜的厚度为5~40nm；起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜的厚度为30~90nm。
如上所述的带氮化硅介质选择吸收涂层的太阳能集热器芯的制备方法，其特征在于：该制备方法的具体步骤如下：
①、取基体，在基体上利用阴极磁控溅射制取高红外反射的导电膜，工作电压在200V~600V之间，工作电流在5A~400A之间，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间；
②、在高红外反射的导电膜上用1~10个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取氮化硅或氮氧化硅介质膜，工作电压在200V~600V之间，工作电流在5A~400A之间，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间。
在氮化硅或氮氧化硅介质膜上由阴极磁控溅射制取半透明导电膜，工作电压在200V~600V之间，工作电流在5A~100A之间，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间；
在半透明导电膜上由1~10个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜，工作电压在200V~600V之间，工作电流在5A~400A之间，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间。
制备高红外反射的导电膜所采用的阴极由平面靶或旋转靶构成，靶材是NiCr、Ni或Mo耐高温导电材料；制备氮化硅或氮氧化硅介质膜所采用的双阴极为平面靶或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
制备半透明导电膜所采用的阴极由平面靶或旋转靶构成，靶材是NiCr、Ni或Mo耐高温导电材料；制备起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜所采用的双阴极为平面靶或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
①、取基体，在基体上利用阴极磁控溅射制取高红外反射的导电膜，制取的高红外反射的导电膜的厚度为70~150nm，工作电压为200~600V，工作电流为5A~400A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间，在氩气掺氮气中氩气与氮气之间的质量比例为1:1～2；
②、在高红外反射的导电膜上由1~10个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取氮化硅或氮氧化硅介质膜，制取的氮化硅或氮氧化硅介质膜的厚度为40~90 nm，工作电压在200~600V，工作电流在5A~400A，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间。
在氮化硅或氮氧化硅介质膜上由阴极磁控溅射制取半透明导电膜，半透明导电膜的厚度为5~40nm，工作电压在200~600V，工作电流在5A~100A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间，氩气掺氮气中氩气、氮气之间的质量比例为1:1～2；
在半透明导电膜上由1~10MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜5，制取的厚度为30nm~90nm。工作电压在200~600V，工作电流在5A~400A，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间。
所述氩气占所有反应气体总质量的20%~60%，氮气占所有反应气体总质量的30%~80%，氮气掺氧气中的氧气占气体总质量的1~30%，氮气占所有气体总质量的30%~80%。
优点及效果：本发明提供一种带有氮化硅介质选择性吸收涂层的平板太阳能集热器芯膜，包括基体，在基体上设置有高红外反射的导电膜，特别是在高红外反射的导电膜上设置有氮化硅或氮氧化硅介质膜。
本发明的目的是为克服现有技术不足之处，设计出一种新型的具有太阳能选择性吸收的集热涂层的太阳能集热器芯膜。
本发明氮化硅或氮氧化硅介质膜用MF中频电源及配对使用的双阴极（平面或旋转靶）磁控反应溅射制取，氮化硅或氮氧化硅介质膜热稳定性好，耐候性优，生产效率高。
本发明的氮化硅介质选择性吸收涂层具有对太阳光谱优异的选择性吸收特性。对太阳光谱的全色吸收率大于等于92%，黑体总发射率小于等于8%，测试时的温度在室温~100℃范围。
附图说明：
图1表示本发明的结构示意图。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：
本发明提供一种带有氮化硅介质选择性吸收涂层的平板太阳能集热器芯膜。本发明氮化硅或氮氧化硅介质膜用MF中频电源及配对使用的双阴极（平面或旋转靶）磁控反应溅射制取，氮化硅或氮氧化硅介质膜热稳定性好，耐候性优，生产效率高。
如图1所示，本发明膜系包括基体1，在基体1上设置有高红外反射的导电膜2，在高红外反射的导电膜2上设置有氮化硅或氮氧化硅介质膜3。其中基体1采用铜、铝、其他金属或合金材料；高红外反射的导电膜2采用如Ni、Ni-CrN、Mo等；其中氮化硅或氮氧化硅介质膜3中的氮化硅含富硅氮化硅及富氮氮化硅；。
在所述氮化硅或氮氧化硅介质膜3上还设置有半透明导电膜4，半透明导电膜4上设置有起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜5。半透明导电膜如Ni-CrN、Ni等；其中氮化硅或氮氧化硅介质膜5中的氮化硅含富硅氮化硅及富氮氮化硅；
高红外反射的导电膜2的厚度为70~150nm；氮化硅或氮氧化硅介质膜3的厚度为40~90nm；半透明导电膜4的厚度为5~40nm；起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜5的厚度为30~90nm，上述四个厚度范围为经试验证明的可以发挥最好效果的厚度。
本发明设计是在基体上利用磁控溅射沉积技术涂覆上高红外反射的导电膜2，高红外反射的导电膜2为高红外反射的金属（包括合金）或导电金属氮化物类导电膜；然后在该高红外反射的导电膜2上，再利用配对使用的双阴极MF中频磁控反应溅射沉积技术涂覆氮化硅或氮氧化硅介质膜3；本发明半透明导电膜4采用阴极（平面或旋转靶）磁控溅射制取；起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜5采用磁控溅射双阴极（平面或旋转靶）及MF中频电源新技术制取。四层膜要求逐层连续涂覆在作为基体（1）的铜、铝、其他金属或合金的材料上。
本发明的交替相间组合膜系的光学厚度在太阳光谱中心波长附近处实现相消干涉，有效降低太阳光在组合涂层表面的反射以增加吸收，获得性能优异的太阳光谱选择性吸收涂层亦称蓝膜或超级蓝膜。
本发明将带有氮化硅介质选择性吸收涂层应用于太阳能集热器芯，形成了本发明的带有氮化硅介质选择性吸收涂层的平板太阳能集热器芯，属太阳能热利用技术领域。本发明具有对太阳光谱优异的选择吸收特性，热稳定、耐候性好，生产制作效率高，适于连续自动生产；
实施例1：
①、取基体1，在基体1上利用阴极磁控溅射制取高红外反射的导电膜2，制取的高红外反射的导电膜2的厚度为110nm，工作电压为450V，工作电流为150A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，当充的气体为氩气掺氮气时，氩气与氮气之间的质量比例为1：2，工作气压在0.4Pa；
②、在高红外反射的导电膜2上由2个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取氮化硅介质膜3，制取的氮化硅介质膜3的厚度为69 nm，工作电压在480V，工作电流在95A，工作气压在0.45Pa，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，当反应气体为氮气时，通入的氩气和氮气各占气体总量的质量份分别为：氩气20%，氮气80%；当反应气体为氮气掺氧气时，那么氩气、氮气和氧气分别占气体总量的质量分数为40%、30%和30%。
上述两个涂层制备完成后，继续在氮化硅介质膜3上由阴极磁控溅射制取半透明导电膜4，半透明导电膜4的厚度为20nm，工作电压在420V，工作电流在30A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，当充的气体为氩气掺氮气时氩气与氮气之间的质量比例为1:2，工作气压在0.3Pa。
在半透明导电膜4上由一个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取起减反射作用的氮化硅介质膜5，制取的厚度为60nm。工作电压在470V，工作电流在85A，工作气压在0.43Pa，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，当反应气体为氮气时，通入的氩气和氮气各占气体总量的质量份分别为：氩气20%，氮气80%；当反应气体为氮气掺氧气时，那么氩气、氮气和氧气分别占气体总量的质量分数为40%、30%和30%。
上述制备高红外反射的导电膜2所采用的阴极由平面靶或旋转靶构成，NiCr、Ni或Mo等耐高温导电材料；制备氮化硅介质膜3所采用的双阴极为平面或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
制备半透明导电膜4所采用的阴极由平面靶构成，靶材是NiCr、Ni或Mo等耐高温导电材料；制备起减反射作用的氮化硅介质膜5所采用的双阴极为平面靶或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
对上述构造的太阳能集热器芯进行测试后，结果表明用该太阳能集热器芯制作的太阳能热水器选择性吸收效果为：太阳光谱的全色吸收率为93%，黑体总发射率为6.8%，检测时的室温为27℃。检测结果表明，本发明的带有氮化硅介质选择性吸收涂层效果很好。
实施例2：
①、取基体1，在基体1上利用阴极磁控溅射制取高红外反射的导电膜2，制取的高红外反射的导电膜2的厚度为100nm，工作电压为440V，工作电流为210A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在0.42Pa，当充的气体为氩气掺氮气时，氩气与氮气之间的比例为1:1；
②、在高红外反射的导电膜2上用1个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取氮化硅介质膜3，制取的氮化硅介质膜3的厚度为65 nm，工作电压在480V，工作电流在140A，工作气压在0.46Pa，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，当反应气体为氮气时，通入的氩气和氮气各占气体总量的质量份分别为：氩气60%，氮气40%；当反应气体为氮气掺氧气时，那么氩气、氮气和氧气分别占气体总量的质量分数为30%、60%和10%。
上述两个涂层制备完成后，再在氮化硅介质膜3上由阴极磁控溅射制取半透明导电膜4，半透明导电膜4的厚度为17nm，工作电压在475V，工作电流在35A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在0.41Pa；当充的气体为氩气掺氮气时，氩气与氮气之间的质量比为1:1。
在半透明导电膜4上由三个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取起减反射作用的氮化硅介质膜5，制取的厚度为60nm。工作电压在490V，工作电流在138A，工作气压在0.43Pa，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，当反应气体为氮气时，通入的氩气和氮气各占气体总量的质量份分别为：氩气60%，氮气40%；当反应气体为氮气掺氧气时，那么氩气、氮气和氧气分别占气体总量的质量分数为30%、60%和10%。
上述制备高红外反射的导电膜2所采用的阴极由平面靶或旋转靶构成，NiCr、Ni或Mo等耐高温导电材料；制备氮化硅介质膜3所采用的双阴极为平面或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
制备半透明导电膜4所采用的阴极由平面靶构成，靶材是NiCr、Ni或Mo等耐高温导电材料；制备起减反射作用的氮化硅介质膜5所采用的双阴极为平面靶或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
对上述构造的太阳能集热器芯进行测试后，结果表明用该太阳能集热器芯制作的太阳能热水器选择性吸收效果为：太阳光谱的全色吸收率为93%，黑体总发射率为7.1%，检测时的室温为26℃。检测结果表明，本发明的带有氮化硅介质选择性吸收涂层效果很好。
实施例3：
①、取基体1，在基体1上利用阴极磁控溅射制取高红外反射的导电膜2，制取的高红外反射的导电膜2的厚度为120nm，工作电压为490V，工作电流为280A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在0.4Pa，当充的气体为氩气掺氮气时，氩气与氮气的质量比例为：1:2；
②、在高红外反射的导电膜2上四个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取氮化硅或氮氧化硅介质膜3，制取的氮化硅介质膜3的厚度为64 nm，工作电压在500V，工作电流在195A，工作气压在0.38Pa，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，当反应气体为氮气时，通入的氩气和氮气各占气体总量的质量份分别为：氩气35%，氮气65%；当反应气体为氮气掺氧气时，那么氩气、氮气和氧气分别占气体总量的质量分数为50%、49%和1%。
上述两个涂层制备完成后，继续在氮化硅介质膜3上由阴极磁控溅射制取半透明导电膜4，半透明导电膜4的厚度为16nm，工作电压在470V，工作电流在43A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在0.46Pa；当充的气体为氩气掺氮气时，氩气与氮气之间的质量比为1:1。
在半透明导电膜4上由四个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取起减反射作用的氮化硅介质膜5，制取的厚度为80nm。工作电压在510V，工作电流在189A，工作气压在0.6Pa，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，当反应气体为氮气时，通入的氩气和氮气各占气体总量的质量份分别为：氩气60%，氮气40%；当反应气体为氮气掺氧气时，那么氩气、氮气和氧气分别占气体总量的质量分数为30%、60%和10%。
上述制备高红外反射的导电膜2所采用的阴极由平面靶或旋转靶构成，NiCr、Ni或Mo等耐高温导电材料；制备氮化硅介质膜3所采用的双阴极为平面或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
制备半透明导电膜4所采用的阴极由平面靶构成，靶材是NiCr、Ni或Mo等耐高温导电材料；制备起减反射作用的氮化硅介质膜5所采用的双阴极为平面靶或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
对上述构造的太阳能集热器芯进行测试后，结果表明用该太阳能集热器芯制作的太阳能热水器选择性吸收效果为：太阳光谱的全色吸收率为94.5%，黑体总发射率为6.7%，检测时的温度为27℃。检测结果表明，本发明的带有氮化硅介质选择性吸收涂层效果很好。
实施例4：
①、取基体1，在基体1上利用阴极磁控溅射制取高红外反射的导电膜2，制取的高红外反射的导电膜2的厚度为70nm，工作电压为200V，工作电流为400A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在1Pa；当充的气体为氩气掺氮气时，氩气与氮气之间的质量比为1:2.
②、在高红外反射的导电膜2上10个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取氮化硅或氮氧化硅介质膜3，制取的氮氧化硅介质膜3的厚度为40 nm，工作电压在200V，工作电流在5A，工作气压在1Pa。工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，当反应气体为氮气时，通入的氩气和氮气各占气体总量的质量份分别为：氩气25%，氮气75%；当反应气体为氮气掺氧气时，那么氩气、氮气和氧气分别占气体总量的质量分数为30%、60%和10%。
上述两个涂层制备完成后，继续在氮氧化硅介质膜3上由阴极磁控溅射制取半透明导电膜4，半透明导电膜4的厚度为5nm，工作电压在200V，工作电流在5A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在0.1Pa；当充的气体为氩气掺氮气时，氩气与氮气之间的质量比为1:1。
在半透明导电膜4上由10个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取起减反射作用的氮氧化硅介质膜5，制取的厚度为30nm。工作电压在200V，工作电流在5A，工作气压在1Pa，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，当反应气体为氮气时，通入的氩气和氮气各占气体总量的质量份分别为：氩气35%，氮气65%；当反应气体为氮气掺氧气时，那么氩气、氮气和氧气分别占气体总量的质量分数为50%、49%和1%。
上述制备高红外反射的导电膜2所采用的阴极由平面靶或旋转靶构成，NiCr、Ni或Mo等耐高温导电材料；制备氮化硅介质膜3所采用的双阴极为平面或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
制备半透明导电膜4所采用的阴极由平面靶构成，靶材是NiCr、Ni或Mo等耐高温导电材料；制备起减反射作用的氮化硅介质膜5所采用的双阴极为平面靶或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
对上述构造的太阳能集热器芯进行测试后，结果表明用该太阳能集热器芯制作的太阳能热水器选择性吸收效果为：太阳光谱的全色吸收率为93.5%，黑体总发射率为7.3%，检测时的温度30为℃。检测结果表明，本发明的带有氮氧化硅介质选择性吸收涂层效果很好。
实施例5：
①、取基体1，在基体1上利用阴极磁控溅射制取高红外反射的导电膜2，制取的高红外反射的导电膜2的厚度为150nm，工作电压为600V，工作电流为5A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在0.1Pa；充的气体为氩气掺氮气时，氩气与氮气的质量比为1:2。
②、在高红外反射的导电膜2上由一个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取氮化硅介质膜3，制取的氮化硅介质膜3的厚度为90nm，工作电压在600V，工作电流在400A，工作气压在0.1Pa，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，当反应气体为氮气时，通入的氩气和氮气各占气体总量的质量份分别为：氩气60%，氮气40%；当反应气体为氮气掺氧气时，那么氩气、氮气和氧气分别占气体总量的质量分数为30%、60%和10%。
上述两个涂层制备完成后，继续在氮化硅介质膜3上由阴极磁控溅射制取半透明导电膜4，半透明导电膜4的厚度为40nm，工作电压在600V，工作电流在100A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在1Pa；当充的气体为氩气掺氮气时，氩气与氮气的质量比为1:1.
在半透明导电膜4上由二个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取起减反射作用的氮氧化硅介质膜5，制取的厚度为90nm。工作电压在600V，工作电流在400A，工作气压在0.1Pa，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，当反应气体为氮气时，通入的氩气和氮气各占气体总量的质量份分别为：氩气20%，氮气80%；当反应气体为氮气掺氧气时，那么氩气、氮气和氧气分别占气体总量的质量分数为40%、30%和30%。
上述制备高红外反射的导电膜2所采用的阴极由平面靶或旋转靶构成，NiCr、Ni或Mo等耐高温导电材料；制备氮化硅介质膜3所采用的双阴极为平面或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
制备半透明导电膜4所采用的阴极由平面靶构成，靶材是NiCr、Ni或Mo等耐高温导电材料；制备起减反射作用的氮化硅介质膜5所采用的双阴极为平面靶或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
对上述构造的太阳能集热器芯进行测试后，结果表明用该太阳能集热器芯制作的太阳能热水器选择性吸收效果为：太阳光谱的全色吸收率为94%，黑体总发射率为6.1%，检测时的温度25℃。检测结果表明，本发明的带有氮化硅介质选择性吸收涂层效果很好。
本发明结构合理，制备方法效果理想，利于推广应用。
Claims (1)
1.带氮化硅或氮氧化硅介质选择吸收涂层的太阳能集热器芯的制备方法，其特征在于：该集热器芯包括基体（1），在基体（1）上设置有高红外反射的导电膜（2），在高红外反射的导电膜（2）上设置有氮化硅或氮氧化硅介质膜（3）；
在所述氮化硅或氮氧化硅介质膜（3）上还设置有半透明导电膜（4），半透明导电膜（4）上设置有起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜（5）；
高红外反射的导电膜（2）的厚度为70~150nm；氮化硅或氮氧化硅介质膜（3）的厚度为40~90nm；半透明导电膜（4）的厚度为5~40nm；起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜（5）的厚度为30~90nm；
上述集热器芯的具体制备方法如下：
①、取基体（1），在基体（1）上利用阴极磁控溅射制取高红外反射的导电膜（2），工作电压在200V~600V之间，工作电流在5A~400A之间，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间；
②、在高红外反射的导电膜（2）上用1~10个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取氮化硅或氮氧化硅介质膜（3），工作电压在200V~600V之间，工作电流在5A~400A之间，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间。
2、根据权利要求1所述的带氮化硅或氮氧化硅介质选择吸收涂层的太阳能集热器芯的制备方法，其特征在于：
在氮化硅或氮氧化硅介质膜（3）上由阴极磁控溅射制取半透明导电膜（4），工作电压在200V~600V之间，工作电流在5A~100A之间，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间；
在半透明导电膜（4）上由1~10个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜（5），工作电压在200V~600V之间，工作电流在5A~400A之间，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间。
3、根据权利要求1所述的带氮化硅或氮氧化硅介质选择吸收涂层的太阳能集热器芯的制备方法，其特征在于：制备高红外反射的导电膜（2）所采用的阴极由平面靶或旋转靶构成，靶材是NiCr、Ni或Mo耐高温导电材料；制备氮化硅或氮氧化硅介质膜（3）所采用的双阴极为平面靶或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
4、根据权利要求2所述的带氮化硅或氮氧化硅介质选择吸收涂层的太阳能集热器芯的制备方法，其特征在于：制备半透明导电膜（4）所采用的阴极由平面靶或旋转靶构成，靶材是NiCr、Ni或Mo耐高温导电材料；制备起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜（5）所采用的双阴极为平面靶或旋转靶，靶材是掺铝或掺硼的硅材料。
5、根据权利要求1所述的带氮化硅或氮氧化硅介质选择吸收涂层的太阳能集热器芯的制备方法，其特征在于：
①、取基体（1），在基体（1）上利用阴极磁控溅射制取高红外反射的导电膜（2），制取的高红外反射的导电膜（2）的厚度为70~150nm，工作电压为200~600V，工作电流为5A~400A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间，在氩气掺氮气中氩气与氮气之间的质量比例为1:1～2；
②、在高红外反射的导电膜（2）上由1~10个MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取氮化硅或氮氧化硅介质膜（3），制取的氮化硅或氮氧化硅介质膜（3）的厚度为40~90 nm，工作电压在200~600V，工作电流在5A~400A，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间。
6、根据权利要求5所述的带氮化硅或氮氧化硅介质选择吸收涂层的太阳能集热器芯的制备方法，其特征在于：
在氮化硅或氮氧化硅介质膜（3）上由阴极磁控溅射制取半透明导电膜（4），半透明导电膜（4）的厚度为5~40nm，工作电压在200~600V，工作电流在5A~100A，充的气体为氩气或氩气掺氮气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间，氩气掺氮气中氩气、氮气之间的质量比例为1:1～2；
在半透明导电膜（4）上由1~10MF中频电源及配对使用的双阴极磁控反应溅射制取起减反射作用的氮化硅或氮氧化硅介质膜（5），制取的厚度为30nm~90nm。工作电压在200~600V，工作电流在5A~400A，工作气体为氩气，反应气体为氮气或氮气掺氧气，工作气压在1Pa~0.1Pa之间。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN201344668Y (zh) * | 2008-12-30 | 2009-11-11 | 丘仁政 | 一种选择性太阳能光热吸收复合涂层 |
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