CN104048431B - 选择性的太阳能吸收器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种选择性的太阳能吸收器以及其制造方法。层系统包括在基材（1）上的吸收层（2）以及在吸收层上的透明的低折射的介电覆盖层（6），其中，吸收层（2）构造为由透明的、高折射的介电材料和吸收材料构成的混合层（4），并且透明材料含有氮化硅、氮化硅铝或光学上等效的氮化铝作为基本组成部分，并且吸收材料含有铬或铬合金的氮化物、或其他金属或其合金的氮化物或氧化物或氮氧化物作为基本组成部分。这种选择性太阳能吸收器是无氧化铬的并且与现有技术相比较而言具有较不复杂的构造，由此，在有常年稳定的光学特性的情况下减少了装置技术的耗费，并且该层系统还可以用于成本低廉地并且具有所需的均一性地制造大面积的太阳能板。

Description

选择性的太阳能吸收器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有高太阳能吸收和低热发射率的太阳能吸收器层系统，以及一种在基材上制造这种层系统的方法，其中，至少一层通过PVD（物理气相沉积）法沉积，其方式是，基材经过一个或多个覆层源并且与此同时被覆层。
背景技术
这种类型的层系统用于太阳热能中，以便通过选择性作用的、也就是说在阳光的光谱范围中通过吸收最高的能量照射并且最小化红外辐射的放射的层系统，来获得太阳热能应用的高效率。为了这个目的，太阳能吸收器层系统的特征在于：在运行温度下，在大约300nm到1000nm的最大太阳能照射的波长范围中强烈的吸收和非常微小的反射（α=1–Re，其中，α=吸收系数；Re=太阳能反射），而对于较大的波长则强烈地升高的、并且在直至约2000nm的近红外范围以及位于其以上的红外范围的范围中的高反射以及低能量放射（通过能量放射能力或热发射率ε描述）。现今的产品具有ε≈0.05（5%）以及α≈0.95（95%）的典型的特征值。
通常，用于太阳能吸收的层系统包括在红外范围中高反射的基底层或相应地反射的基材，其经常由铝、金、银、铜、钼或其他合适的材料组成。其上存在至少一个作为功能层的吸收层并且在该吸收层以上存在抗反射的覆盖层，该覆盖层除了抗反射的作用之外还具有高的透射能力，以便通过吸收层来提高吸收。这些层可以一部分式地或多部分式地构造，并且可以通过改善粘附性的中间层加以补充。
同样可以由多个子层组成的功能层在微小的层厚下就已经在太阳辐射的范围中，也就是说在大约300nm到2500nm的范围中具有了良好的吸收能力。作为用于这种带有适当的选择性的吸收行为的层的材料通常使用氧化铬的层，其中，吸收行为可通过化学计量发生改变。
针对基于氧化铬的太阳能吸收器层系统的示例为在铜带上的CrN/CrOx/SiO2的层序列。在此，CrOx层例如可以通过经控制的高速率-等离子喷溅（带有过程控制回路的反应性磁控溅射）施布。然而在氧化铬化合物的反应性沉积时存在以下可能性，即，根据过程设定，特别是氧浓度的过程设定，除了所期望的铬（III）氧化物（Cr2O3）之外还形成危害健康的铬（VI）氧化物（CrO3）。因此，一方面存在以铬（VI）氧化物（CrO3）使覆层设备污染的危险，此外所涂覆的吸收带也可能含有痕量的铬（VI）。
具有常年稳定的光学特性的无氧化铬的选择性太阳能吸收器的示例是出自专利文献DE102009016708B4的层系统。该层系统在可选的增加粘附力的壁垒层以上和透明的、低折射的介电覆盖层以下由两个亚系统的序列构建而成，该亚系统的序列具有各一个例如由氮化硅铝（SiAlN）构成的透明的高折射介电层以及各一个例如由氮化铬（CrN）构成的吸收层。通过这种层系统可以获得惯常的吸收值和发射值。在图1A中示例性地示出了这种沉积在带装置上的层系统的反射光谱（标记++++），以及这种系统的光学模拟（实线----），其中，层厚度CrN[1]≈32nm、SiAlN[1]≈14nm、CrN[2]≈24nm、SiAlN[2]≈43nm、SiO2≈59nm。值Re、ε在此确定为Re≈6.5%、ε≤5%，层色彩是蓝紫色的。在此氮化物层通过反应性的磁控溅射施布到铝带上，SiO2覆盖层借助电子束蒸发而沉积。
图1B示出了略微不同于图1的、由现有技术公知的、DE102009016708B4的在铝基材上的层系统的设定，该层系统具有CrN[1]≈31.5nm、SiAlN[1]≈21.5nm、CrN[2]≈20nm、SiAlN[2]≈54.5nm、SiO2≈50nm的单层厚度。在此，再次示出了所测得的曲线（标记oooo）以及光学模拟（实线----）。通过这种层系统获得Re≈6%，ε≈5%的值。
这种层系统的缺点是大数量的单个层的并且为此所需的设定工作。特别是，薄的CrN层和SiAlN层（SiAlN[1]和CrN[2]）的设定在缩放到大面积装置上时是表现得有问题的。在这种微小的层厚度的情况下，对于两个层（SiAlN[1]和CrN[2]）的每个仅使用各一个磁控管，其为了实现最好的生产率经常分享一个覆层室，也就是说利用同一气体腔。由此，过程设定是困难的并且过程通过相互影响而趋向长期偏移。
发明内容
因此本发明的目标是，给出一种无氧化铬的并且与所描述的现有技术相比较而言较不复杂的层系统，其用于减少装置技术耗费且带有常年稳定的光学特性，该层系统还可用于成本低廉地并且以所需的均一性制造大面积的太阳能板。
根据本发明的层系统包括吸收层，其包括至少一个混合层，在混合层中含有吸收性的材料和透明的、介电的具有高折射率的材料。
表明的是，这些材料的子层的交替的序列可以通过仅一个混合层代替，该混合层由两种材料的混合物组成。以这种方式，在明显地减少了的层序列并且因此减少了的覆层步骤数量的情况下，可获得同样的或近似同样的光谱吸收和发射行为。因此，通过所主张的太阳能吸收器层系统，可获得在约5%到6%的范围中的太阳能反射Re的值以及5%及更小的发射率ε的值。减少了的层序列还导致整个吸收层的更小的整体层厚度，从而降低了装置技术耗费、能源耗费和材料耗费，而不损失太阳能吸收器层系统的光学效率。
以下，当这种材料决定了光电特性时，把材料的组成部分称为基本组成部分，并且还可以存在混杂物，例如氧、其他金属或半导体或者硅的氮氧化物。此外，可选的混杂物是否仅是技术导致的，也就是说是否在沉积时用于过程控制或是否是用于靶制造的，或者是否是对层的功能有利的，都是无关紧要的。包括在内的是，除了混杂物还可以含有技术导致的杂质。这种类型的杂质多数在小于1%的范围中，但是也可能为数个百分点。然而，也可以存在直至10%的技术上的混杂物，在氮化硅的情况下例如存在2%到10%原子百分比的技术导致的铝，铝用于制造硅靶和/或设定靶材的电导率。
根据本发明，对于透明材料可以备选地使用氮化硅铝、氮化硅或的光学上等效的氮化铝作为基本组成部分。
氮化硅、氮化铝并且特别还有氮化硅铝在此描述为介电的层材料，其基本组成部分为硅和/或铝和氮。在此，在层中以氮化物形式含有硅和/或铝，然而其中不排除以下可能，即，有时还可能以元素形式地含有硅和铝或者两种材料，整体的层组成的化学计量比由此而发生变化。
在此，当氮化铝在其透明度和其折射率上等效时，氮化铝被视为光学上等效于含有硅的材料。在反应性溅射时，两种特性能够通过过程控制，特别是通过氮分压在所要求的界限中来设定。
单个层或高或低的折射特性是对于描述起光学作用的层系统而经常使用的特征。单个层的或高或低的折射特性始终参照于在层系统中使用的材料以及基材并且在任何情况下都不看成绝对的，这是因为光学效果，经常是抗反射效果是在相邻层的光密度交替上测量的。与太阳能应用相关地，基材在约1.5并且或高或低零点几的折射率被视为低折射率的，而氮化硅或金属氧化物的在2.0并且高出零点几的折射率被视为高折射的。为了更高的折射率，在高折射范围上接着非常高折射的材料。这种高折射和低折射的层的语言用法同时对于不同的基材材料是普遍的并且在此还应当不依赖于基材材料地使用。
透明的、低折射的介电层覆盖层系统地沉积为最顶层，其具有氧化硅作为基本组成部分。如以上所描述的那样出于技术原因或为了针对特别是气候条件而加以稳定，混杂物是可行的，然而不是必需的。这种层用于抗反射以及用作层系统的机械和化学防护。其折射率在1.40到1.85的范围中，依赖于所使用的材料而优选较低的值。
通过根据本发明的吸收层以及它的带有含有氧化硅的层的覆盖，除了光学效率之外还可以获得层系统所要求的热、机械以及化学稳定性，并且因此把针对长期应用的光学特性维持在可接受的界限中。
根据本发明，混合层既可以构造为带有均匀规则分布的混合比例的层（以下还被称为经混匀的层），也可以构造为随层厚度而混合比例发生变化的梯度层。对于梯度可以考虑混合比例在层厚度上不同的走向。对于以下所描述的、通过吸收层的子层对混合层进行的补充，吸收材料的份额优选随着到基材距离的增加而减少，而透明材料的份额相应地增加。
对于经混匀的层和梯度层，所描述的太阳能吸收器层系统可通过不同的、以下所描述的设计方案而相应于不同的设计方案发生改变。
相应地，混合层可以相应于太阳能吸收器层系统的其他设计，通过至少一个位于混合层以下的（也就是说在基材和混合层之间的）、由对于混合层适当的、可选地与混合层相同的吸收材料构成的吸收子层而加以补充。可选的其他补充可以通过由混合层的透明材料构成的介电的子层在混合层以上实现。这两种可选的补充的结果是，吸收层包括两种或三种氮化物子层并且除了混合层之外，还具有或者位于混合层以下的吸收性的子层，或者这种子层和另一个位于混合层以上的透明材料的子层。针对混合层经混匀的和混合层的具有梯度的组成，混合层通过补充性的子层向着一侧或两侧经由各一个单一成分的子层延续。
概念“下”以及“上”涉及基材并且进而涉及光入射，其中，“下”代表着朝向基材附近并且“上”代表着朝向光入射。
根据本发明的混合层的两种材料的混合比例，是相应于层系统的进一步设计方案的参数，其允许了太阳能吸收器层系统的有针对性的改变。如果在混合层中含有具有大致相等的混合比例的两种材料，那么吸收层除了通过部分吸收的子层向下封闭之外，还通过由透明材料构成的子层向上封闭。因此，太阳能吸收器层系统通过两种透明的介电层（吸收层中的一透明的介电层以及最顶部含有氧化硅的层）以交替的折射率遮盖，这种交替层系统的减小反射的作用可由此被加以利用。
在备选的、透明材料相对吸收材料的相对较高的份额的情况（吸收材料相对于透明材料为1:4）下，太阳能吸收器层系统的层序列可以在相同的光学特性的情况下进一步减少，这是因为吸收层最顶部的子层可以取消透明材料。
所给出的1:1或1:4的混合比例不必强制性数值精确地设定。该比例允许在如下程度上发生偏差，如何获得太阳能吸收器层系统的太阳能反射的和发射率的、所要求的光学特征值。这些偏差可以表现为数个百分点的绝对的值，但是其可以至少通过相邻层的层厚的略微匹配而良好地抵消。
根据本发明，混合比例可以涉及以所混合的材料的化合物摩尔表示的物质的量的比例，或者备选地仅涉及金属和/或半导体组成部分的原子百分比。当混合层由氮化铬和氮化硅或氮化铝的混合物组成时，则特别地对后者加以考虑，这是因为这些化合物近似地由相同份数的氮和金属或半导体组成。
相应于太阳能吸收器层系统的另一设计方案，除了铬，其他金属或金属合金也可用于吸收材料，其中，这些其他金属或金属合金不限于：以上对于铬的所描述的、限制在无氧的材料上。可使用的例如是钨、钼或不锈钢。
太阳能吸收器层系还可以包括其他的有利于制造、光学性能和热、机械和化学稳定性的层。例如，反射红外辐射的层和/或基材本身具有这种特性。
反射红外辐射的层可以例如由铝沉积而成。这种层在系统中又引起红外辐射的反射来改善效率。其通常布置在吸收层以下。除了铝还考虑铜或钼作为材料，其中，相邻层的材料和优选的制造方法及其在真空通流中的排列具有对材料选择的影响。
在层系统不同的位置中的补充性的增加粘附力的层和/或直接在基材上的壁垒层也是可行的。由金属、金属合金、金属氧化物或金属氮化物、金属合金的或混合物的氧化物或氮化物构成的增加粘附力的壁垒层可以直接存在于基材上。除了在基材和下一个位于基材以上的层之间的粘附以外，壁垒层一方面用于遮盖基材，该基材在其表面上可以通过其处理及在其清洁之后还具有少量的杂质或水。另一方面，增加粘附力的壁垒层防止了、或者至少减少了在特别高的温度下出现的且不期望的、由物质向层系统中的物质的扩散，这种扩散可以具有对层系统的质量的和寿命的影响。
可能的用于增加粘附力的壁垒层的材料为铬、氧化铬、氧化锌或铝酸锌（Zinkaluminiumoxid）、氧化锡、或者钛或铝的氧化物或氮化物或氮氧化物、氧化硅或氮氧化硅或它们的混合物的，或者含有大份额的这些原料的材料。在此，对于材料选择也要考虑又沉积在壁垒层以上的层的材料、在真空通流中的排列以及基材对层系统可能的影响。
层系统的制造在真空覆层机组中以通流原理（Durchlaufprinzip）实现，其中，以上描述的单层彼此相继地以相应的顺序借助于特别是磁控溅射的溅射（备选地还与电子束蒸发相组合地）沉积，特别是为介电层沉积，其中，电子束蒸发也整合入真空覆层机组的通流中。
除了公知的直流溅射为了溅射还可使用交流溅射，由此，可以更稳定和更有效地实现硅半导体的反应性溅射。因此特别是针对混合层的介电层以及整个层系统的覆盖层，对交流溅射加以考虑。
除此之外，溅射可以由平面的靶和柱状的靶来实现，其中，由于更好的靶利用率以及更稳定的运行方式可通过使用柱状的靶实现层系统制造的更高的效率。在此，针对大面积和长期稳定的覆层还应用多个靶来制造单层。
混合层可以通过以下方式来沉积：
a）两个靶的共溅射；或者
b）混合靶的溅射。
在变型方案（a）中，优选由双磁控管和彼此倾斜的蒸汽槌（例如带有斜的磁性系统的管式磁控管）沉积，以便在沉积的层中实现两种成分良好的混匀。变型方案（a）具有两种成分的混合比例可以变化的优点，此外金属靶应当是可非常成本低廉地提供的。但是，由于混合比例的变化性其还需要在生产中的这种参数方面更加注意。
可想到的是，变型（b）例如是带有等离子喷溅靶的。在此，可以预先设定最优化的混合比例。同样可想到的是铸造的（合金）靶，在二元混合系统中存在相应的稳定的金属间相。就变型方案（b）而言显示了容易的过程调校和在靶使用寿命内恒定的混合比例
因为可通过电子束蒸发实现明显地提高沉积率，所以通过这种方式可以实现更有效率地制造相对较厚的层。这例如涉及相应于太阳能吸收器层系统的设计方案的反射红外辐射层。
此外，可通过电子束蒸发和溅射技术的组合在直接相邻的层的折射系数中实现高的转变。例如，电子束蒸发适用于制造低折射的介电覆盖层。
借助于溅射与电子束蒸发的覆层的组合在唯一的真空通路中由于在溅射时与电子束蒸发相比较明显更低的工作压力，需要用于气体和压力解耦的特别措施。解耦可以例如通过流动阻力和压力降低实现。溅射过程的不同的过程气氛还可能需要气体分离。
附图说明
本发明应参照实施例加以详细阐述。在附图中：
图1A、图1B示出了根据现有技术的两个太阳能吸收器层系统的反射光谱；
图2示出了根据本发明的吸收器的构造；
图3示出了根据现有技术的太阳能吸收器层系统所测得的反射光谱与根据本发明的实施方式的模拟反射光谱的对比；
图4示出了根据本发明的带有三部分式吸收层的太阳能吸收器层系统所测得的反射光谱；
图5示出了根据本发明的带有两部分式吸收层的太阳能吸收器层系统的模拟反射光谱。
具体实施方式
在根据图2的第一实施例中，根据本发明的太阳能吸收器层系统被沉积到铝基材1上。
在基材1上沉积有由铝构成的增加粘附力的层7并且在该增加粘附力的层上沉积有吸收层2，其在这个实施例中是三部分式构造的并且具有由氮化铬构成的吸收性的子层3作为最底部的子层。
在吸收性的子层3以上沉积有混合层4，其由吸收性的子层3的吸收材料以及沉积在混合层4上方的介电的子层5的透明材料所组成，其中，物质的量的混合比例为1:1。
在以上对这种材料的描述的意义上，介电的子层5由氮化硅铝组成。介电的子层是在存在氮的情况下由硅靶反应性地沉积而成的层，其中，该硅靶具有8%到10%的份额的铝。该层具有约2.0的折射率。
在吸收层以上，层系统通过由氧化硅构成的覆盖层遮盖。覆盖层具有在1.45到1.50的范围中的折射率。
因此，根据图2的太阳能吸收器层系统具有以下的、带有层厚度范围d的层序列：
-Al，d≈5-15nm；
-CrN，d≈40-60nm，优选40-47nm；
-CrN-SiAlN，d≈20-35nm，优选25-33nm；
-SiAlN，d≈35-45nm，优选40-45nm；
-SiO2，d≈50-75nm。
增加粘附力的层7和吸收层2的氮化物层3、4、5通过具有Ar和N2进气的反应性溅射制造，而SiO2抗反射层通过SiO2粒料的电子束蒸发制造。
太阳能吸收器层系统的制造在真空覆层机组中以通流原理实现。为了制造混合层，使用配有铬和SiAl管双管磁控管。所产生的混合层组成可以通过层的在线（inline）测得的椭圆偏振光谱的光学建模可靠地确定。为此应用有效介质模型。在在DC-DC双管磁控中不同的功率分配的情况下，可以在混合层中产生不同的混合比例。备选地，还可使用中频交流磁控。通过这种系统获得Re≈6%和ε≈5%的光学值。
图3示出了作为实际测得的值（标记o）的、根据现有技术（DE102009016708B4）的太阳能吸收器层系统的光谱反射，与作为光学模拟的（虚线----）的、借助于根据图2的根据本发明的层系统的备选对应物的比较。辨别出的是，根据本发明的太阳能吸收器层系统的反射光谱与根据现有技术的太阳能吸收器层系统的反射光谱非常良好地相称。在相似的光学行为的情况下，三部分式吸收层CrN/CrN-SiAlN/SiAlN的整体层厚度与公知的层厚度相比较减少了约10%。根据现有技术的层系统的其他基本特性也是可以再现的，例如良好的粘附特性和抗腐蚀特性（例如“Task X”测试耐久度）。
图4示出了带有三部分式的吸收层的太阳能吸收器层系统的其他设计方案的所测量的反射光谱。
这种太阳能吸收器层系统具有以下的、带有层厚度范围d的层序列：
CrN，d≈50-60nm；
CrN-SiAlN，d≈25-30nm；
SiAlN，d≈35-45nm；
SiO2，d≈50-75nm。
混合层的CrN-SiAlN物质的量比例在这种设计方案中为42%:48%。
图5示出了带有两部分式吸收层（未示出）的根据本发明的太阳能吸收器层系统的模拟测量值。通过混合层的两种组成部分氮化铬和氮化硅铝或者备选的氮化铬和氮化铝（折射率设定为约2.0）的改变了的混合比例以及混合层层厚度的同时的匹配，可以完全省略掉根据图2的层系统的位于混合层以上的介电层。为了这个目的，混合层的两种组成部分的物质的量比例在此为1:4。由此，得到了以下的具有层厚度范围d的层序列：
CrN，d≈50-60nm；
CrN-SiAlN，d≈45-65nm；
SiO2，d≈90-130nm。
这种太阳能吸收器层系统的色彩同样是蓝紫色的，在这种情况下参数Re、ε计算得出为Re≈5%、ε≤5%。
在根据图2的变型方案中，可以把交流（中频）溅射局限于Si3N4层，其在图5中示出的备选类型中则可以完全取消。CrN-SiAlN-（或AlN-）混合层基于部分吸收的特点具有足够的剩余电导率，其实现了在使用阳极的情况下稳定的直流溅射。
附图标记列表
1 基材
2 吸收层
3 吸收性的子层
4 混合层
5 介电的子层
6 覆盖层
7 增加粘附力的壁垒层

Claims (7)

1.一种在基材(1)上的太阳能吸收器层系统，所述太阳能吸收器层系统包括以下层：
-吸收层(2)和在所述吸收层上的透明的、低折射的、含有氧化硅的介电层，所述介电层作为所述层系统的最顶部的覆盖层(6)；
-其中，所述吸收层(2)包括混合层(4)，所述混合层由透明的、高折射的、以下被称为透明材料的介电材料和吸收材料所构成；并且
-所述透明材料含有氮化硅、氮化硅铝或光学上等效的氮化铝作为基本组成部分；并且
-所述混合层的吸收材料含有铬或铬合金的氮化物作为基本组成部分；
-其中，所述吸收层(2)包括在所述混合层(4)以下由如下吸收材料构成的选择性吸收的子层(3)，所述吸收材料含有铬或铬合金的氮化物、或者钨或钼或不锈钢的氮化物或氧化物或氮氧化物、或者钨或钼或不锈钢的合金的氮化物或氧化物或氮氧化物作为基本组成部分；并且
-其中，在所述混合层(4)中，或者所述吸收材料相对于所述透明材料的物质的量的比例为1:4，或者铬的原子百分比或铬合金中的所有金属的原子百分比相对于硅和/或铝的原子百分比的比例为1:4。
2.一种在基材(1)上的太阳能吸收器层系统，所述太阳能吸收器层系统包括以下层：
-吸收层(2)和在所述吸收层上的透明的、低折射的、含有氧化硅的介电层，所述介电层作为所述层系统的最顶部的覆盖层(6)；
-其中，所述吸收层(2)包括混合层(4)，所述混合层由透明的、高折射的、以下被称为透明材料的介电材料和吸收材料所构成；并且
-所述透明材料含有氮化硅、氮化硅铝或光学上等效的氮化铝作为基本组成部分；并且
-所述混合层的吸收材料含有铬或铬合金的氮化物作为基本组成部分；
-其中，所述吸收层(2)包括在所述混合层(4)以下由如下吸收材料构成的选择性吸收的子层(3)，所述吸收材料含有铬或铬合金的氮化物、或者钨或钼或不锈钢的氮化物或氧化物或氮氧化物、或者钨或钼或不锈钢的合金的氮化物或氧化物或氮氧化物作为基本组成部分；
-其中，所述吸收层包括在所述混合层(4)以上的由如下透明材料构成的介电的子层(5)，所述透明材料包含氮化硅、氮化硅铝或光学上等效的氮化铝作为基本组成部分；并且
-其中，在所述混合层(4)中，或者所述吸收材料相对于所述透明材料的物质的量的比例为1:1，或者铬的原子百分比或铬合金中的所有金属的原子百分比相对于硅和/或铝的原子百分比的比例为1:1。
3.根据权利要求2所述的太阳能吸收器层系统，其中，所述介电的子层(5)的透明材料是与所述混合层(4)的透明材料相同的透明材料。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的太阳能吸收器层系统，其中，所述吸收的子层(3)的吸收材料是与所述混合层(4)的吸收材料相同的吸收材料。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能吸收器层系统，其中，所述基材(1)具有反射红外辐射的材料或者所述太阳能吸收器层系统包括反射红外辐射的层。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能吸收器层系统，其中，增加粘附力的壁垒层(7)直接沉积在所述基材上。
7.一种通过PVD法在基材(1)上制造太阳能吸收器层系统的方法，其中，所述基材(1)在一个或多个覆层源旁运动经过并且与此同时被覆层，其特征在于，彼此相继地沉积出根据权利要求1至6中任一项所述的太阳能吸收器层系统的层，其中，所述混合层(4)通过至少两个所述吸收材料和所述透明材料的靶(9、10)的共溅射或者至少一个所述吸收材料和所述透明材料的混合靶的溅射实现。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105299935B (zh) * 2015-04-03 2017-07-07 中国建筑材料科学研究总院 一种太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法和集热器
US10586879B2 (en) 2015-04-03 2020-03-10 China Building Materials Academy Spectrally selective solar absorbing coating and a method for making it
CN106016781A (zh) * 2016-05-12 2016-10-12 太仓市顺邦防腐设备有限公司 平板式太阳能吸收器
CN106288462B (zh) * 2016-08-26 2019-03-05 中国建筑材料科学研究总院 一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
CN107385409A (zh) * 2017-08-03 2017-11-24 福建新越金属材料科技有限公司 选择性太阳能热吸收产品的镀膜方法和涂层膜系
DE102018101770A1 (de) * 2018-01-26 2019-08-01 Alanod Gmbh & Co. Kg Verbundmaterial für einen Solarkollektor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4433863A1 (de) * 1994-09-22 1996-03-28 Interpane Entw & Beratungsges Spektralselektive Kollektorbeschichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
ITRM20040279A1 (it) * 2004-06-07 2004-09-07 Enea Ente Nuove Tec Rivestimento superficiale spettralmente selettivo del tubo ricevitore di un concentratore solare, e metodo per la sua fabbricazione.
DE102009016708B4 (de) 2008-04-10 2012-08-09 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Solarabsorber-Schichtsystem und Verfahren zu seiner Herstellung
ITRM20110308A1 (it) * 2011-06-15 2012-12-16 Gia E Lo Sviluppo Economico Sostenibile Enea Assorbitore solare selettivo a base di materiali cermet del tipo doppio nitruro, e relativo procedimento di fabbricazione
DE102011083166B4 (de) * 2011-09-22 2017-08-17 Von Ardenne Gmbh Verbundmaterial mit spektral selektivem Mehrschichtsystem und Verfahren zu dessen Herstellung

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