CN102602071A - 一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法和应用 Download PDF

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CN102602071A CN2012100638738A CN201210063873A CN102602071A CN 102602071 A CN102602071 A CN 102602071A CN 2012100638738 A CN2012100638738 A CN 2012100638738A CN 201210063873 A CN201210063873 A CN 201210063873A CN 102602071 A CN102602071 A CN 102602071A
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Abstract

本发明公开了一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法和应用。本发明的太阳能选择性吸收涂层由下而上依次包括基底层、TiAlN薄膜吸收层和SiO2薄膜减反射层，优选采用反应磁控溅射方法在基底上形成TiAlN薄膜吸收层，采用反应磁控溅射方法在吸收层上形成SiO2薄膜减反射层。本发明的制备工艺清洁简单，易于控制，所制备的涂层在太阳能光谱范围具有高的收率，在中远红外区域具有低的发射率。此外，本发明太阳能选择性吸收涂层具有中高温稳定性，可应用于真空或非真空平板集热器、建筑一体化集热器等领域，满足太阳能集热器在中高温时的使用要求。

Description

一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于太阳能光热应用材料领域，具体涉及一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法和应用。
背景技术
通过转换装置把太阳辐射能转换成热能进行利用的技术，目前应用最活跃的是已经形成产业化的太阳能集热器，如太阳能热水器等。在对太阳能光热转换的研究及利用中，太阳光谱选择性吸收材料的技术，特别是太阳能选择性吸收涂层技术是太阳能集热器研究中极为重要的关键技术，也是提高光热转换效率的重要研究方向。
太阳辐射能主要集中在可见光和近红外波长范围内(0.3-2.5μm)，而对于一个受热物体而言，其自身会对外产生热辐射，辐射波长为大于2.5μm的红外波段。一个表面如果对于太阳辐射的可见光和近红外有高的吸收，而自身加热向外发射的辐射较少，即具备选择吸收性。
目前，国内应用广泛的是Al-N/Al吸收涂层，即采用AlN薄膜作为减反射层，Al作为反射层，中间为掺杂Al的AlN吸收层，在真空气氛下将太阳光能量转换成热能，具有较好的光热转换性能。但是国内关于太阳能选择吸收涂层的应用主要限于低温领域(低于200℃)，如真空管热水器，太阳房等。如果在较高温度(如200℃以上)下工作，涂层结构会被破坏，涂层整体性能发生改变。
从长远观点看，中高温利用有更好的前景和应用价值，可以扩展太阳能的利用范围，如非真空条件，以及太阳能发电等等。
因此，尚需提供一种在中高温应用条件下对太阳光谱良好的吸收效果和热稳定性的的太阳能选择性涂层。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的太阳能选择性吸收涂层使用温度低(低于200℃)，热稳定性差的不足，提供一种能在中高温使用的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法。
本发明的第一方面，提供一种太阳能选择性吸收涂层，所述太阳能选择性吸收涂层由下而上依次包括基底层、吸收层和减反射层，其中，所述吸收层为TiAlN薄膜层，所述减反射层为SiO2薄膜层。
在另一优选例中，所述基底层为由铜片、不锈钢片、玻璃片或硅片构成的基底层。
在另一优选例中，所述基底层为抛光的铜片、抛光的不锈钢片、抛光的玻璃片、抛光的硅片，较佳地，为抛光的铜片。
在另一优选例中，所述吸收层的厚度为20-500纳米；和/或
所述减反射层的厚度为20-300纳米。
在另一优选例中，所述吸收层的厚度为50-450纳米，较佳地，为100-400纳米，更佳的为200-360纳米。
在另一优选例中，所述减反射层的厚度为30-200纳米，较佳地，为50-150纳米。
本发明的第二方面，提供第一方面所述的太阳能选择性吸收涂层的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在基底上形成TiAlN薄膜层作为吸收层；
(b)在所述吸收层上形成SiO2薄膜层作为减反射层。
在另一优选例中，所述步骤(a)中采用多弧离子镀法、蒸发法、或直流磁控溅射法在所述基底上形成TiAlN薄膜层；和/或
所述步骤(b)中采用射频磁控溅射法、脉冲反应磁控溅射法、化学气相沉积法、氧化法、溶胶凝胶法、或液相沉积法在所述吸收层上形成SiO2薄膜层。
在另一优选例中，采用直流磁控溅射法时，采用单一的钛靶、铝靶。
在另一优选例中，所述方法包括以下步骤：
(a′)采用反应磁控溅射方法，使用TiAl合金靶，在氩气和氮气存在下，在基底上形成TiAlN薄膜层作为吸收层；
(b′)采用反应磁控溅射方法，使用Si靶，在氩气和氧气存在下，在所述吸收层上形成SiO2薄膜层作为减反射层。
在另一优选例中，所述基底层为由铜片、不锈钢片、玻璃片或硅片构成的基底层。
在另一优选例中，所述基底层为抛光的铜片、抛光的不锈钢片、抛光的玻璃片、抛光的硅片，较佳地，为抛光的铜片。
在另一优选例中，所述步骤(a′)采用反应磁控溅射方法为直流反应磁控溅射方法。
在另一优选例中，所述氩气为高纯氩气，所述氮气为高纯氮气，所述氧气为高纯氧气，所述高纯是指气体的纯度≥99.999％。
在另一优选例中，所述步骤(b′)采用的反应磁控溅射方法为脉冲反应磁控溅射方法。
在另一优选例中，所述吸收层的厚度为20-500纳米；和/或
所述减反射层的厚度为20-300纳米。
在另一优选例中，所述吸收层的厚度为50-400纳米，较佳地，为100-350纳米，更佳地，为200-300纳米。
在另一优选例中，所述减反射层的厚度为30-200纳米，较佳地，为50-150纳米。
在另一优选例中，所述步骤(a′)中，所述氩气和所述氮气的流量比为15∶1～2∶1，溅射压强为0.01Pa～5Pa，溅射功率为400W～900W，溅射时间为5-50分钟；和/或
所述步骤(b′)中所述氩气和所述氧气的流量比为15∶1～1∶1，溅射压强为0.01Pa～5Pa，溅射功率为40W～400W，溅射时间为5-50分钟。
在另一优选例中，所述步骤(a′)中，所述氩气和所述氮气的流量比为10∶1～3∶1，溅射压强为0.05Pa～3Pa，溅射功率为500W～800W，溅射时间为8-35分钟。
在另一优选例中，所述步骤(a′)中，所述氩气和所述氮气的流量比为8∶1～4∶1，溅射压强为0.1Pa～1Pa，溅射功率为600W～700W，溅射时间为10-20分钟。
在另一优选例中，所述步骤(b′)中所述氩气和所述氧气的流量比为10∶1～1.5∶1，溅射压强为0.05Pa～3Pa，溅射功率为80W～300W，溅射时间为10-40分钟。
在另一优选例中，所述步骤(b′)中所述氩气和所述氧气的流量比为5∶1～2∶1，溅射压强为0.1Pa～1Pa，溅射功率为100W～200W，溅射时间为20-30分钟。
在另一优选例中，在步骤(a)前，所述方法还包括对所述基底进行前处理的步骤。
在另一优选例中，所述前处理步骤包括：
(a1)超声清洗所述基底；
(a2)在氩气气氛下，对经步骤(a1)清洗的基底表面进行氩离子轰击。
在另一优选例中，所述超声清洗是指将基底置于丙酮中进行超声清洗，时间为15-30min。
在另一优选例中，所述步骤(a2)中，腔室的真空度为0.01Pa～5.0Pa，离子源阳极电压为50-400V，对基底材料表面进行氩离子轰击，时间为10-60min。
在另一优选例中，所述步骤(a2)中，腔室的真空度为0.03Pa～2.0Pa，离子源阳极电压为100-300V，对基底材料表面进行氩离子轰击，时间为20-45min。
在另一优选例中，所述步骤(a2)中，腔室的真空度为0.05Pa～0.5Pa，离子源阳极电压为150-200V，对基底材料表面进行氩离子轰击，时间为25-35min。
本发明的第三方面，提供第一方面所述的太阳能选择性吸收涂层的用途，用于太阳能集热器。
在另一优选例中，所述太阳能集热器选自：真空或非真空平板集热器、建筑一体化集热器。
在另一优选例中，所述集热器为平板集热器。
在另一优选例中，所述集热器为建筑一体化集热器。
在另一优选例中，所述平板集热器为真空或非真空平板集热器。
本发明提供了一种新型的太阳能选择性吸收涂层，具有良好的选择性吸收效果，可以在中高温条件(如≥200℃)下应用，具有较佳的热稳定性。本发明的制备方法简单清洁，无污染，成本经济，可控性好，可重复性强，具有工业化应用价值。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1为本发明的太阳能选择性吸收涂层的结构示意图。
具体实施方式
本申请的发明人经过广泛而深入地研究，意外发现，在基底层上，由内向外依次为由TiAlN薄膜构成的吸收层，由SiO2薄膜构成的减反射层，以该结构构成的太阳能选择性吸收涂层，具有中高温稳定性。在此基础上，完成了本发明。
太阳能选择性吸收涂层
如图1所示，为本发明的太阳能选择性吸收涂层的结构示意图，由下而上依次包括基底层1、吸收层2和减反射层3，其中，所述吸收层2为TiAlN薄膜层，所述减反射层3为SiO2薄膜层。
所述基底层为由铜片、不锈钢片(如不锈钢片(304))、玻璃片或硅片构成的基底层。
在另一优选例中，所述基底层为抛光的铜片、抛光的不锈钢片、抛光的玻璃片、抛光的硅片。
考虑到基底在中红外光谱波段的发射效果，优选为抛光的铜片。
TiAlN薄膜作为吸收层，具有低电阻率、良好的高温稳定性和抗氧化性。单层的TiAlN薄膜的太阳光吸收率可达0.8以上，在中远红外波段具有低的辐射性能。在本发明中，TiAlN不仅作为主要的吸收层，而且也可以作为覆盖在基底上的防护层。
本发明的吸收层的厚度为20-500纳米。
在另一优选例中，所述吸收层的厚度为50-400纳米，较佳地，为100-350纳米，更佳地，为200-300纳米。
本发明减反射层由SiO2薄膜构成，具有耐腐蚀、保护能力强、光透过率高、电绝缘、膜层牢固、致密度高及结构精细等特点，能够提高本发明的涂层的光吸收效果，同时也可起到防护的作用。
本发明的减反射层的厚度为20-300纳米。
在另一优选例中，所述减反射层的厚度为30-200纳米，较佳地，为50-150纳米。
本发明的涂层颜色为蓝色，相比于一些深色涂层(如黑铬和黑镍光热涂层等)具有应用于建筑光热领域的优势。
太阳能选择性吸收涂层的制备方法
本发明的太阳能选择性吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：
(a)在基底上形成TiAlN薄膜层作为吸收层；
(b)在所述吸收层上形成SiO2薄膜层作为减反射层。
所述步骤(a)中在所述基底上形成TiAlN薄膜层的方法可以采用本领域惯常使用的方法，如采用多弧离子镀法、蒸发法、或直流磁控溅射法。
所述步骤(b)中在所述吸收层上形成SiO2薄膜层的方法可以采用本领域惯常使用的方法，如采用射频磁控溅射法、脉冲反应磁控溅射法、化学气相沉积法、氧化法、溶胶凝胶法、或液相沉积法。
优选的，本发明的太阳能选择性吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用反应磁控溅射方法，使用TiAl合金靶，在氩气和氮气存在下，在基底上形成TiAlN薄膜层作为吸收层；
(2)采用反应磁控溅射方法，使用Si靶，在氩气和氧气存在下，在所述吸收层上形成SiO2薄膜层作为减反射层。
在另一优选例中，所述基底层为由铜片、不锈钢片、玻璃片或硅片构成的基底层。
在另一优选例中，所述基底层为抛光的铜片、抛光的不锈钢片、抛光的玻璃片、抛光的硅片，较佳地，为抛光的铜片。
在另一优选例中，所述步骤(1)采用反应磁控溅射方法为直流反应磁控溅射方法。直流磁控溅射镀膜是物理气相沉积的一种，它具有膜与基板之间的附着性好、膜密度高、针孔少以及膜厚可控性和重复性好等优点。
在另一优选例中，所述氩气为高纯氩气，所述氮气为高纯氮气，所述氧气为高纯氧气，所述高纯是指气体的纯度≥99.999％。
在另一优选例中，所述步骤(2)采用的反应磁控溅射方法为脉冲反应磁控溅射方法。
在另一优选例中，所述吸收层的厚度为20-500纳米，较佳地，为50-400纳米，更佳地，为100-350纳米，甚至为200-300纳米。
在另一优选例中，所述减反射层的厚度为20-300纳米，较佳地，为30-200纳米，更佳地，为50-150纳米。
在另一优选例中，所述步骤(1)中，所述氩气和所述氮气的流量比为15∶1～2∶1，溅射压强为0.01Pa～5Pa，溅射功率为400W～900W，溅射时间为5-50分钟。
在另一优选例中，所述步骤(1)中，所述氩气和所述氮气的流量比为10∶1～3∶1，溅射压强为0.05Pa～3Pa，溅射功率为500W～800W，溅射时间为8-35分钟。
在另一优选例中，所述步骤(1)中，所述氩气和所述氮气的流量比为8∶1～4∶1，溅射压强为0.1Pa～1Pa，溅射功率为600W～700W，溅射时间为10-20分钟。
在另一优选例中，所述步骤(1)中所述溅射压强为0.1Pa～0.6Pa。
在另一优选例中，所述步骤(2)中所述氩气和所述氧气的流量比为15∶1～1∶1，溅射压强为0.01Pa～5Pa，溅射功率为40W～400W，溅射时间为5-50分钟。
在另一优选例中，所述步骤(2)中所述氩气和所述氧气的流量比为10∶1～1.5∶1，溅射压强为0.05Pa～3Pa，溅射功率为80W～300W，溅射时间为10-40分钟。
在另一优选例中，所述步骤(2)中所述氩气和所述氧气的流量比为5∶1～2∶1，溅射压强为0.1Pa～1Pa，溅射功率为100W～200W，溅射时间为20-30分钟。
在另一优选例中，所述步骤(2)中所述溅射压强为0.1Pa～0.6Pa。
在另一优选例中，在步骤(a)前，所述方法还包括对所述基底进行前处理的步骤，如下：
(a1)超声清洗所述基底；
(a2)在氩气气氛下，对经步骤(a1)清洗的基底表面进行氩离子轰击。
在另一优选例中，所述超声清洗是指将基底置于丙酮中进行超声清洗，时间为15-30min。
在另一优选例中，所述步骤(a2)中，腔室的真空度为0.01Pa～5.0Pa，离子源阳极电压为50-400V，对基底材料表面进行氩离子轰击，时间为10-60min。
在另一优选例中，所述步骤(a2)中，腔室的真空度为0.05Pa～3.0Pa，离子源阳极电压为100-300V，对基底材料表面进行氩离子轰击，时间为20-45min。
在另一优选例中，所述步骤(a2)中，腔室的真空度为0.1Pa～1.0Pa，离子源阳极电压为150-200V，对基底材料表面进行氩离子轰击，时间为20-60min，较佳为25-35min。
在一优选例中，本发明的太阳能选择性吸收涂层的制备，通过以下步骤实现：
(1)前处理：采用抛光的铜片或抛光的不锈钢片作为基底材料，超声清洗，干燥后置于磁控溅射设备腔室的样品台中；
(2)使用机械泵和分子泵对腔室进行抽真空；
(3)达到所需真空度(如7×10-4Pa)后，向腔室中通入高纯氩气，开启离子源对基底材料表面进行离子轰击清洗；
(4)向腔室中通入高纯氩气和高纯氮气，使用TiAl靶，进行TiAlN薄膜的制备，在基底上形成TiAlN薄膜；
(5)关闭氩气和氮气阀门，对腔室抽气；
(6)向腔室中通入高纯氩气和高纯氧气，使用Si靶，进行SiO2薄膜的制备，在TiAlN薄膜上形成SiO2薄膜。
上述清洗过程为将抛光的铜片或抛光的不锈钢片置于丙酮中超声清洗，时间为20-30分钟。
本发明可以采用本领域惯常使用的的磁控溅射设备，优选由中国科学院宁波材料技术与工程研究所研制，由中国科学院沈阳科学仪器研制中心有限公司生产的磁控溅射设备。腔室中的样品台可以旋转，在薄膜制备过程中样品台处于旋转状态。
上述氩气、氮气、氧气为高纯的氩气、氮气、氧气，纯度为99.999％。
上述TiAlN薄膜的制备时间为10-20分钟。
上述SiO2薄膜的制备时间为20-30分钟。
太阳能选择性吸收涂层的应用
本发明在金属或合金的表面采用溅射方法沉积金属氮化物薄膜和减反射层薄膜，制得太阳能选择性吸收涂层。该涂层在太阳光谱范围(0.3-2.5μm)具有高的吸收率(α＝0.92±0.04)，并且在高于2.5μm的中远红外区域具有低的发射率(ε＝0.10±0.04)，并且，涂层具有一定的中高温稳定性，在空气中350℃至500℃范围内热处理两小时之后，吸收率基本不变，发射率处于0.06至0.20之间，更优地，发射率处于0.06至0.16之间，满足太阳能的中高温使用要求。该涂层可应用于真空或非真空平板集热器、建筑一体化集热器等领域。
本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以被任何提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
本发明的优点在于：
(1)提供一种新型的太阳能选择性吸收涂层。
(2)本发明的涂层可以在中高温条件(如≥200℃)下应用，具有较佳的热稳定性。
(3)本发明的涂层具有良好的选择性吸收效果。
(4)本发明的制备方法简单清洁，无污染，成本经济，具有工业化应用价值。
(5)本发明的制备方法可控性好，可重复性强。
(6)本发明的涂层颜色为蓝色，相比于一些深色涂层(如黑铬和黑镍光热涂层等)具有应用于建筑光热领域的优势。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例1
太阳能选择性吸收涂层的制备
采用抛光铜片作为基底材料，在丙酮中超声清洗30分钟，干燥后置于磁控溅射设备腔室的样品台中。
使用机械泵和分子泵对腔室进行抽真空，当腔室的真空度达到7×10-4Pa后，向腔室中通入高纯氩气，流量为20sccm，腔室的气压为0.1Pa时调节样品台的转速，并开启离子源，电压为150V，对基底材料表面进行离子轰击清洗。
清洗20分钟后，向腔室中通入高纯氩气和高纯氮气，流量分别为30sccm和5sccm，溅射压强为0.1Pa，进行TiAlN薄膜的制备：采用TiAl合金靶材，施加在两个对靶上的功率为628W，沉积时间为16分钟。
断开控制电源，关闭氩气和氮气阀门，对腔室抽气，时间为20分钟。打开氩气阀门和氧气阀门，向腔室中通入高纯氩气和高纯氧气，流量分别为30sccm和10sccm，溅射压强为0.3Pa，进行SiO2薄膜的制备：采用单一的Si单质靶材，施加脉冲功率为157W，频率为100kHZ，每个周期正偏压作用时间为3.3μs，沉积时间为30分钟。
经测量，所制得TiAlN薄膜厚度约为260nm，SiO2薄膜厚度约为70nm。
采用型号为Lambda 950型紫外-可见-近红外分光光度计对薄膜在0.3-2.5μm的波长范围内的反射率进行测量，发射率的测量采用发射率仪，型号为OptosolAbsorber Control Manual V2R。得出薄膜的吸收率为0.92，发射率为0.06。
采用上海意丰电炉有限公司生产的膛式电阻炉，型号为YFK30X975.在450℃条件下对薄膜在空气中加热两个小时，然后用再测量薄膜的吸收率和发射率。结果为吸收率为0.91，发射率为0.06。
实施例2
太阳能选择性吸收涂层的制备
采用抛光不锈钢作为基底材料，在丙酮中超声清洗30分钟，干燥后置于磁控溅射设备腔室的样品台中。
使用机械泵和分子泵对腔室进行抽真空，当腔室的真空度达到7×10-4Pa后，向腔室中通入高纯氩气，流量为20sccm，腔室的气压为0.1Pa时调节样品台的转速，并开启离子源，电压为200V，对基底材料表面进行离子轰击清洗。
清洗20分钟后，向腔室中通入高纯氩气和高纯氮气，流量分别为30sccm和5sccm，溅射压强为0.1Pa，进行TiAlN薄膜的制备：采用TiAl合金靶材，施加在两个对靶上的功率为600W，沉积时间为20分钟。
断开控制电源，关闭氩气和氮气阀门，对腔室抽气，时间为20分钟。打开氩气阀门和氧气阀门，向腔室中通入高纯氩气和高纯氧气，流量分别为30sccm和15sccm，溅射压强为0.4Pa，进行SiO2薄膜的制备：采用单一的Si单质靶材，施加脉冲功率为150W，频率为100kHZ，每个周期正偏压作用时间为3.3μs，沉积时间为30分钟。
经测量，所制得TiAlN薄膜厚度约为280nm，SiO2薄膜厚度约为60nm。
采用型号为Lambda 950型紫外-可见-近红外分光光度计对薄膜在0.3-2.5μm的波长范围内的反射率进行测量，发射率的测量采用发射率仪，型号为OptosolAbsorber Control Manual V2R。得出薄膜的吸收率为0.90，发射率为0.08。
采用上海意丰电炉有限公司生产的膛式电阻炉，型号为YFK30X975.在350℃条件下对薄膜在空气中加热两个小时，然后用再测量薄膜的吸收率和发射率。结果为吸收率为0.92，发射率为0.14。
实施例3
太阳能选择性吸收涂层的制备
采用抛光铜片作为基底材料，在丙酮中超声清洗30分钟，干燥后置于磁控溅射设备腔室的样品台中。
使用机械泵和分子泵对腔室进行抽真空，当腔室的真空度达到7×10-4Pa后，向腔室中通入高纯氩气，流量为20sccm，腔室的气压为0.1Pa时调节样品台的转速，并开启离子源，电压为200V，对基底材料表面进行离子轰击清洗。
清洗20分钟后，向腔室中通入高纯氩气和高纯氮气，流量分别为30sccm和6sccm，溅射压强为0.2Pa，进行TiAlN薄膜的制备：采用TiAl合金靶材，施加在两个对靶上的功率为650W，沉积时间为18分钟。
断开控制电源，关闭氩气和氮气阀门，对腔室抽气，时间为20分钟。打开氩气阀门和氧气阀门，向腔室中通入高纯氩气和高纯氧气，流量分别为30sccm和15sccm，溅射压强为0.4Pa，进行SiO2薄膜的制备：采用单一的Si单质靶材，施加脉冲功率为160W，频率为100kHZ，每个周期正偏压作用时间为3.3μs，沉积时间为30分钟。
经测量，所制得TiAlN薄膜厚度约为270nm，SiO2薄膜厚度约为65nm。
采用型号为Lambda 950型紫外-可见-近红外分光光度计对薄膜在0.3-2.5μm的波长范围内的反射率进行测量，发射率的测量采用发射率仪，型号为OptosolAbsorber Control Manual V2R。得出薄膜的吸收率为0.92，发射率为0.07。
采用上海意丰电炉有限公司生产的膛式电阻炉，型号为YFK30X975.在350℃条件下对薄膜在空气中加热两个小时，然后用再测量薄膜的吸收率和发射率。结果为吸收率为0.89，发射率为0.11。
实施例4
太阳能选择性吸收涂层的制备
采用抛光铜片作为基底材料，在丙酮中超声清洗30分钟，干燥后置于磁控溅射设备腔室的样品台中。
使用机械泵和分子泵对腔室进行抽真空，当腔室的真空度达到7×10-4Pa后，向腔室中通入高纯氩气，流量为20sccm，腔室的气压为0.1Pa时调节样品台的转速，并开启离子源，电压为200V，对基底材料表面进行离子轰击清洗。
清洗20分钟后，向腔室中通入高纯氩气和高纯氮气，流量分别为30sccm和7sccm，溅射压强为0.2Pa，进行TiAlN薄膜的制备：采用TiAl合金靶材，施加在两个对靶上的功率为630W，沉积时间为25分钟。
断开控制电源，关闭氩气和氮气阀门，对腔室抽气，时间为20分钟。打开氩气阀门和氧气阀门，向腔室中通入高纯氩气和高纯氧气，流量分别为30sccm和12sccm，溅射压强为0.3Pa，进行SiO2薄膜的制备：采用单一的Si单质靶材，施加脉冲功率为140W，频率为100kHZ，每个周期正偏压作用时间为3.3μs，沉积时间为30分钟。
经测量，所制得.TiAlN薄膜厚度约为350nm，SiO2薄膜厚度约为50nm。
采用型号为Lambda 950型紫外-可见-近红外分光光度计对薄膜在0.3-2.5μm的波长范围内的反射率进行测量，发射率的测量采用发射率仪，型号为OptosolAbsorber Control Manual V2R。得出薄膜的吸收率为0.95，发射率为0.14。
采用上海意丰电炉有限公司生产的膛式电阻炉，型号为YFK30X975.在400℃条件下对薄膜在空气中加热两个小时，然后用再测量薄膜的吸收率和发射率。结果为吸收率为0.92，发射率为0.16。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能选择性吸收涂层，其特征在于，所述太阳能选择性吸收涂层由下而上依次包括基底层、吸收层和减反射层，其中，所述吸收层为TiAlN薄膜层，所述减反射层为SiO2薄膜层。
2.如权利要求1所述的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于，所述基底层为由铜片、不锈钢片、玻璃片或硅片构成的基底层。
3.如权利要求1所述的太阳能选择性吸收涂层，其特征在于，所述吸收层的厚度为20-500纳米；和/或
所述减反射层的厚度为20-300纳米。
4.一种如权利要求1所述的太阳能选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(a)在基底上形成TiAlN薄膜层作为吸收层；
(b)在所述吸收层上形成SiO2薄膜层作为减反射层。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中采用多弧离子镀法、蒸发法、或直流磁控溅射法在所述基底上形成TiAlN薄膜层；和/或
所述步骤(b)中采用射频磁控溅射法、脉冲反应磁控溅射法、化学气相沉积法、氧化法、溶胶凝胶法、或液相沉积法在所述吸收层上形成SiO2薄膜层。
6.一种如权利要求4所述的太阳能选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(a′)采用反应磁控溅射方法，使用TiAl合金靶，在氩气和氮气存在下，在基底上形成TiAlN薄膜层作为吸收层；
(b′)采用反应磁控溅射方法，使用Si靶，在氩气和氧气存在下，在所述吸收层上形成SiO2薄膜层作为减反射层。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a′)中，所述氩气和所述氮气的流量比为15∶1～2∶1，溅射压强为0.01Pa～5Pa，溅射功率为400W～900W，溅射时间为5-50分钟；和/或
所述步骤(b′)中所述氩气和所述氧气的流量比为15∶1～1∶1，溅射压强为0.01Pa～5Pa，溅射功率为40W～400W，溅射时间为5-50分钟。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤(a)前，所述方法还包括对所述基底进行前处理的步骤。
9.如权利要求1所述的太阳能选择性吸收涂层的用途，其特征在于，用于太阳能集热器。
10.如权利要求9所述的用途，其特征在于，所述集热器为平板集热器。
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