CN201373612Y - 太阳能高温选择性吸收膜 - Google Patents

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刘浩
彭启成
周拥仔
赵华平
陈玉琴
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Abstract

本实用新型涉及一种高温太阳能选择性吸收膜，依次由溅射在耐高温基材上的Mo金属反射层、掺杂Mo金属的SiO2吸收层、SiO2减反射层及Al2O3减反射层构成。其中，Mo金属反射层不仅耐高温而且具有很强的红外反射作用，利于降低发射率；Mo金属掺杂的SiO2吸收层有利于太阳辐射的吸收，并SiO2减反射层及Al2O3减反射层构成的双层减反射层可进一步提高膜层的吸收率。如此，本实用新型系具有耐高温、抗氧化性能强、结合力强、吸收率高、发射率低的优越性能，可适合开发高温太阳能集热管。

Description

太阳能高温选择性吸收膜
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能高温选择性吸收膜，尤其是一种耐高温、抗氧化性能强、很好光学效率的太阳光谱吸收膜。
背景技术
在聚光式太阳能热发电中，太阳能真空集热管的性能是决定发电效率的重要技术之一。其中太阳光谱选择性吸收膜又是决定真空管集热管效率的关键因素。优异的太阳能光谱选择性吸收膜在0.3～2.5um波长范围内具有高的吸收率(α)，在2.5um以上的波长范围具有较低的发射率(ε)。Farooq MO等采用镍掺杂的二氧化硅(Ni-SiO2)金属陶瓷膜作吸收层，Ni在涂层表面的体积比为10％，到底部逐渐变化为90％，涂层厚度为100～170nm，吸收率为0.96，发射率为0.03～0.14。章其初等采用掺钼的三氧化二铝(Mo-Al2O3)金属陶瓷作为选择性吸收涂层材料，Al2O3作减反射层，双层Mo-Al2O3金属陶瓷层作吸收层，Mo或Cu作反射层，该涂层在350℃下性能稳定，吸收率0.96，发射率为0.11。但是这些膜层均不能耐高温(450℃～550℃)，高温下膜层易脱落和光学性能下降等缺点。
实用新型内容
本实用新型针对上述高温下太阳能选择吸收膜易脱落和光学性能下降等问题，主要目的在于提供一种耐高温、膜层结合力好、性能稳定，且光学效果优异的太阳能高温选择性吸收膜。
为实现上述之目的，本发明采取如下技术方案：
一种太阳能高温选择性吸收膜，依次由溅射在耐高温基材上的Mo金属反射层、掺杂Mo金属的SiO2吸收层、SiO2减反射层及Al2O3减反射层构成。
所述基材为管材或板材，系由耐高温的金属或非金属材料制成。
所述掺杂Mo的SiO2吸收层为多层状吸收层，其中，Mo金属含量由内到外依次降低成梯度。
本实用新型优点在于：采用具有高红外反射率的Mo金属为反射层，利于降低吸收膜的发射率；Mo金属掺杂的SiO2多层梯度膜为吸收层，具有耐高温、吸收率高的优异性能；而SiO2减反射层及Al2O3减反射层构成双层结构为减反膜，其中SiO2减反射层沉积在吸收层表面，Al2O3减反射层沉积在SiO2减反射层表面，利于增强吸收层和减反层之间的结合力和光的透过率，进一步提高吸收率。
附图说明
图1是本实用新型选择性吸收膜的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步描述。
如图1所示，一种高温太阳能选择性吸收膜，由基材1、Mo金属反射层2、Mo金属掺杂的SiO2吸收层3、SiO2减反射层4和Al2O3减反射层5构成，该基材1为耐高温的管材或板材结构，其可由金属或非金属材料制成；进一步而言，所述掺杂Mo的SiO2吸收层为多层状吸收层，其中，Mo金属含量由内到外依次降低成梯度。
上述反射层2为金属Mo材料，吸收层3为多层Mo-SiO2金属陶瓷膜，减反射层4为SiO2增透膜，减反射层5为Al2O3增透膜，上述各反射层2、吸收层3、减反射层4和5均是采用射频溅射方法镀制。
其中，本实用新型吸收膜的制作方法如下：
1、先将基材1进行预处理：可采用物理或化学方法将基材的表面进行预处理，如抛光、酸洗、水洗和醇洗等，目的在于去除基材表面的氧化层和其它的脏物，使其表面光滑、洁净。
2、采用射频磁控溅射法制备Mo金属反射层2，可获得多晶态的薄膜，该反射层2的厚度控制在200～300nm，具有高的红外反射率。
3、采用射频磁控溅射法制备Mo金属掺杂的SiO2吸收层3(即多层Mo-SiO2吸收膜)，根据膜层的折射率和消光系数不同，从内到外多层吸收膜的折射率和消光系数依次降低，形成梯度折射率的吸收层，从而获得高吸收率的选择性吸收膜，且该吸收层3为纳米晶薄膜，厚度控制在150～200nm之间。
4.采用射频磁控溅射法制备SiO2减反射层4及Al2O3减反射层5二者即构成SiO2-Al2O3双层减反射膜，其中SiO2减反射层4沉积在吸收层3上，Al2O3减反射层5沉积在SiO2减反射层4的表面上，其中SiO2减反射层4厚度为20～30nm，Al2O3减反射层5的厚度为30～60nm。
所以，本实用新型太阳能选择性吸收膜具有如下优点：
1、本实用新型结构稳定：利用耐高温的金属为基材，在该基材上采用射频溅射依次镀制Mo/Mo-SiO2/SiO2-Al2O3选择性吸收膜。该膜系由纯金属Mo过渡到Mo-SiO2复合金属陶瓷层，在Mo-SiO2吸收层和Al2O3减反射层之间采用SiO2作为过渡层，利于增强反射层、吸收层和减反层之间的结合力，经检测，该吸收膜具有耐高温、抗氧化性能、结合力好等优异性能，因此结构很稳定，在高温下也不会脱落。
2、优异的光学性能：采用具有高红外反射率的金属Mo为反射层，利于降低吸收膜的发射率；Mo掺杂的SiO2多层梯度膜为吸收层，具有耐高温、吸收率高的优异性能；SiO2和Al2O3双层结构为减反膜，能进一步提高吸收率。
3、该膜系的结构简单、且制备方法简单、成本低。
因此，本实用新型的太阳能选择性吸收膜系由依次溅射在耐高温的金属基材上的Mo金属反射层、Mo金属掺杂的SiO2吸收层和SiO2减反射层及Al2O3减反射层构成，其中，Mo金属不仅耐高温而且具有很强的红外反射作用，利于降低发射率；Mo金属掺杂的SiO2吸收层为多层梯度吸收膜利于太阳辐射的吸收，减反层由SiO2和Al2O3形成双层减反射膜，可进一步提高膜层的吸收率。该选择性吸收涂层具有耐高温、抗氧化性能强、结合力好，吸收率高、发射率低的优越性能，从而避免了现有技术中选择性吸收膜在高温下易脱落结合力差的问题，适合开发高温太阳能集热管。
以上所述，仅是本实用新型结构较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，例如可根据需要做成平面集热板或其它形状的集热吸收设备，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1、一种太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于：依次由溅射在耐高温基材上的Mo金属反射层、掺杂Mo金属的SiO2吸收层、SiO2减反射层及Al2O3减反射层构成。
2、根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于：所述基材为管材或板材，系由耐高温的金属或非金属材料制成。
3、根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于：所述Mo金属反射层的厚度在200～300nm之间。
4、根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于：所述掺杂Mo的SiO2吸收层为多层状吸收层，其中，Mo金属含量由内到外依次降低成梯度。
5、根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于：所述掺杂Mo金属的SiO2吸收层的厚度在150～200nm之间。
6、根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于：所述SiO2减反射层的厚度在20～30nm之间。
7、根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于：所述Al2O3减反层的厚度在30～60nm之间。
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