ES2839626T3

ES2839626T3 - Revestimiento solar selectivo

Info

Publication number: ES2839626T3
Application number: ES17708968T
Authority: ES
Inventors: Jens William Larsen
Original assignee: Polycsp Aps
Current assignee: Polycsp Aps
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2021-07-05
Anticipated expiration: 2037-03-03
Also published as: EP3433546B1; CN109416201A; EP3433546A1; US20190128566A1; EP3222931A1; US10866013B2; CN109416201B; WO2017162247A1

Abstract

Un recubrimiento (10) solar selectivo para ser depositado sobre un sustrato (20), comprendiendo dicho recubrimiento (10) solar selectivo: - una capa (30) de adhesión, - un apilamiento (40) absorbente que comprende al menos una capa (42) absorbente, y - un apilamiento (60) antirreflexión que comprende al menos una capa (62) antirreflexión en una construcción (70) de tipo sándwich configurada con la capa (30) de adhesión depositada sobre el sustrato (20), el apilamiento (40) absorbente depositado sobre la capa (30) de adhesión y el apilamiento (60) antirreflexión depositado sobre el apilamiento (40) absorbente en donde la capa (30) de adhesión comprende una capa metálica compuesta por un metal (36) refractario y un material (34) de dopaje, caracterizada por que dicho material (34) de dopaje comprende un metal o metaloide y porque dicha capa metálica está configurada con una estructura (32) amorfa desordenada.

Description

DESCRIPCIÓN

Revestimiento solar selectivo

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un recubrimiento solar selectivo para ser depositado sobre un sustrato, comprendiendo dicho recubrimiento solar selectivo una capa de adhesión, un apilamiento absorbente que comprende al menos una capa absorbente y un apilamiento antirreflexión que comprende al menos una capa antirreflexión en una construcción de tipo sándwich. La construcción de tipo sándwich está configurada con la capa de adhesión depositada sobre el sustrato, el apilamiento absorbente depositado sobre la capa de adhesión y el apilamiento antirreflexión depositado sobre el apilamiento absorbente.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de energía solar son comercialmente interesantes ya que la radiación solar representa una fuente de energía prácticamente ilimitada y por lo tanto representa una enorme cantidad de energía lista para ser capturada. La conciencia ambiental y las iniciativas políticas en todo el mundo dentro de las energías renovables también actúan en el aumento del interés por los sistemas de energía solar.

Un método para explotar la energía solar es a través del uso de sistemas de colectores solares térmicos. Típicamente, los sistemas de colectores solares térmicos comprenden absorbentes solares que convierten la radiación solar en calor mediante la conversión fototérmica.

Las características importantes de los absorbentes solares son la alta conductividad térmica y la alta reflectancia infrarroja que a menudo se consiguen mediante absorbentes solares que comprenden medios absorbentes metálicos construidos con canales de flujo y una fina capa superficial recubierta. La capa superficial está configurada para ser espectralmente selectiva en la absorción con el objetivo de absorber toda la radiación solar y evitar la pérdida de energía absorbida como radiación infrarroja (calor). El canal o los canales de flujo están configurados para que el fluido pase a través de los medios absorbentes para transferir el calor absorbido al fluido.

Hoy en día, los sistemas de colectores solares comprenden una amplia gama de tipos de colectores, desde los paneles planos hasta los tubos protegidos al vacío.

Los recubrimientos selectivos solares de última generación con alta absorción de la radiación solar y baja pérdida de radiación infrarroja se obtienen a menudo mediante un recubrimiento de varias capas y procesos de producción que utilizan técnicas de vacío. Uno de los retos es producir absorbentes solares para sistemas de colectores solares térmicos que normalmente comprenden medios de absorción de varios metros de largo para ser recubiertos en condiciones de vacío.

Otro desafío es lograr recubrimientos solares selectivos de última generación cuyas propiedades ópticas sean estables a largo plazo a altas temperaturas y en el ambiente atmosférico. Para los sistemas de energía solar, las altas temperaturas se refieren a temperaturas a niveles de hasta 600 °C y, para casos especiales, de hasta 1200 °C. El entorno atmosférico se refiere al hecho de que los absorbentes solares pueden ser utilizados sin protección de vacío o gas inerte.

El uso a largo plazo de absorbentes solares muestra que la superficie del sustrato, incluso cuando está recubierta con una fina capa superficial, está sometida a la corrosión. Además, el recubrimiento solar selectivo puede estar sujeto a deterioro y a la migración del sustrato a las diferentes capas del recubrimiento, lo que da lugar a un cambio en las propiedades ópticas del recubrimiento solar selectivo. Por lo tanto, otro desafío es aumentar la estabilidad a largo plazo de los absorbentes solares para prolongar la vida útil reduciendo la corrosión de la superficie y el deterioro de las propiedades ópticas a un pequeño cambio porcentual a lo largo de una vida útil de hasta 25 años cuando se utilizan a altas temperaturas y en condiciones atmosféricas.

Normalmente, los absorbentes solares instalados en las plantas de energía solar por concentración (CSP por sus siglas en inglés) suelen estar compuestos por tubos colectores con recubrimientos solares selectivos con tubos de vacío circundantes. Estos familiares tubos de vacío sufren los problemas característicos de falta de robustez y longevidad. Los tubos de vacío circundantes también se ven en otros tipos de absorbentes que van a ser instalados en otros tipos de colectores solares.

El documento DE 102013112532 A1 describe un absorbente solar que comprende un sistema de capas absorbentes para su uso en sistemas térmicos. Las especificaciones del sistema de capas absorbentes presentadas son para temperaturas de 100 °C a 600 °C. El sistema de capas absorbentes comprende una o más capas, donde cada capa comprende una capa de metal-nitruro y una capa de mediometal-nitruro. Debido al sistema basado en el nitruro del sistema de capas absorbentes, se logra una difusión reducida del nitrógeno que tiene el efecto de aumentar la estabilidad del absorbente solar y, por lo tanto, prolongar su vida útil.

Se describe una nueva capa de molibdeno o capa portadora de molibdeno entre el sustrato y el sistema de capas absorbentes. La capa de molibdeno puede funcionar como una barrera de difusión entre el sustrato y el sistema de capas absorbentes y/o como una capa de compensación para prevenir, reducir y/o compensar los diferentes coeficientes de expansión térmica entre el sustrato y el sistema de capas absorbentes. Además, la capa de molibdeno puede ser conductora de la electricidad y funcionar como un reflector de infrarrojos para que, por ejemplo, se pueda irradiar menos radiación cálida desde el sustrato.

El documento DE 10 2013 112 532 A1 describe además una estructura de capas metálicas entre el sustrato y el sistema de capas absorbentes. La estructura de la capa metálica puede funcionar como una capa de adhesión, una capa compensadora para las tensiones mecánicas inducidas térmicamente, una barrera de difusión y/o una capa de reflexión para la radiación de calor. La estructura de la capa metálica puede comprender múltiples capas que comprenden además la(s) capa(s) absorbente(s) entre el sustrato y el sistema de capas absorbentes. Para la estructura de capas metálicas múltiples se sugieren materiales específicos para la(s) capa(s) fina(s) de compensación de hasta 40 nm de espesor: TiNi, Ti, TiN, NiCr TiO²x, TiOx. El uso de una estructura de capas metálicas puede dar lugar a un recubrimiento de cinco o más capas.

Objeto de la invención

Es un objetivo solventar una o más de las deficiencias antes mencionadas de la técnica anterior.

Descripción de la invención

Un objeto se obtiene mediante un recubrimiento solar selectivo que se deposita sobre un sustrato, comprendiendo dicho recubrimiento solar selectivo una capa de adhesión, un apilamiento absorbente que comprende al menos una capa absorbente y un apilamiento antirreflexión que comprende al menos una capa antirreflexión en una construcción de tipo sándwich. La construcción de tipo sándwich está configurada con la capa de adhesión depositada sobre el sustrato, el apilamiento absorbente depositado sobre la capa de adhesión y el apilamiento antirreflexión depositado sobre el apilamiento absorbente. La capa de adhesión comprende una capa metálica compuesta por un metal refractario y un material de dopaje, comprendiendo dicho material de dopaje un metal o metaloide y estando dicha capa metálica configurada con una estructura amorfa desordenada.

La capa de adhesión puede tener múltiples funciones:

• Alta reflexión del infrarrojo - para lograr características de alta emisión para el recubrimiento solar selectivo

• Alta resistencia a la corrosión - para que, por ejemplo, un agujero o un arañazo en las capas superiores del recubrimiento no inicie la corrosión en la capa de adhesión y, por consiguiente, desprenda el recubrimiento solar selectivo en grandes áreas.

• Barrera de difusión a los niveles de temperatura operacional - para reducir la difusión de los elementos desde el sustrato hacia las capas absorbentes y así lograr una baja degradación de las propiedades ópticas durante la vida útil, obteniendo así un mejor rendimiento del recubrimiento solar selectivo.

• Buena adhesión al sustrato y posibilitar una buena adhesión a la primera capa absorbente.

Los metales refractarios comparten propiedades tales como un alto punto de fusión por encima de los 2.000 °C, una alta dureza a temperatura ambiente, y son químicamente inertes y tienen una densidad relativamente alta. Los metales refractarios pueden ser seleccionados del grupo formado por: molibdeno (Mo), niobio (Nb), tántalo (Ta), tungsteno (W) y renio (Re).

Un efecto de esta realización es que el material de dopaje puede proporcionar protección catódica al metal contenido en la capa de adhesión. El metal refractario puede ser denominado en adelante también como el metal principal. El material de dopaje comprende un metal o metaloide, que tiene una gran afinidad al oxígeno, y que tiene tales características que se formarán capas de óxido estables y densas en los intervalos de potencial y pH, donde el metal refractario se corroerá en la aplicación real. Esto puede ser ventajoso para lograr una mejor protección contra la corrosión y, por lo tanto, una menor velocidad de corrosión.

Para un cierto nivel de material de dopaje la tasa de corrosión se relaciona con la estructura de la aleación. La mayor reducción de la tasa de corrosión se produce cuando la aleación se encuentra en una estructura amorfa desordenada, donde los elementos se distribuyen de forma completamente uniforme y donde no hay conexiones / interfaces químicas intermetálicas en una estructura cristalizada. Esto puede ser más ventajoso para lograr una mejor protección contra la corrosión y, por lo tanto, una reducción de la velocidad de corrosión.

La función adicional de protección contra la corrosión/control de la corrosión es importante en los absorbentes a temperaturas media y alta (<80 °C) colocados en un entorno atmosférico (en contraposición a los colocados en un entorno de vacío), y es especialmente importante cuando los absorbentes se colocan en entornos de alta corrosión, es decir, en entornos costeros.

El recubrimiento solar selectivo se define como un recubrimiento que tiene una alta absorción de radiación electromagnética en las longitudes de onda del espectro solar y una baja emitancia térmica en el intervalo de longitudes de onda del infrarrojo térmico definido por su temperatura de funcionamiento.

El recubrimiento solar selectivo puede definirse con una superficie solar selectiva, que es la superficie libre del apilamiento antirreflexión. La superficie libre es la superficie que está orientada hacia el entorno ambiental y opuesta a la superficie hacia el apilamiento absorbente.

Un efecto de esta realización es que el recubrimiento solar selectivo está configurado para ser espectralmente selectivo absorbiendo con una alta absorción la radiación solar y con una baja pérdida de energía absorbida como radiación infrarroja (calor) a través del apilamiento antirreflexión. Esto es ventajoso en lo que respecta a la conversión de la radiación solar en calor, lo que a veces se denomina conversión fototérmica. La emitancia térmica es baja en el entorno ambiental, pero puede ser alta en el sustrato.

En un aspecto, el recubrimiento solar selectivo puede ser usado en el entorno ambiental. Así, el recubrimiento solar selectivo puede ser un recubrimiento solar selectivo no utilizado en el vacío, pero también puede ser utilizado en condiciones de protección tales como el vacío y el gas inerte.

Un objeto se obtiene mediante un recubrimiento solar selectivo que se deposita sobre un sustrato, comprendiendo dicho recubrimiento solar selectivo una capa de adhesión, un apilamiento absorbente que comprende al menos una capa absorbente y un apilamiento antirreflexión que comprende al menos una capa antirreflexión en una construcción de tipo sándwich. La construcción de tipo sándwich está configurada con la capa de adhesión depositada sobre el sustrato, el apilamiento absorbente depositado sobre la capa de adhesión y el apilamiento antirreflexión depositado sobre el apilamiento absorbente. Según una realización de la presente invención, la capa de adhesión comprende una capa metálica que contiene molibdeno y titanio.

La capa de adhesión puede comprender una superficie metálica compuesta de molibdeno (Mo) y titanio (Ti) y/o una aleación de los mismos. A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de esta especificación, la capa de adhesión que comprende una capa metálica que contiene Mo y Ti también se describirá y se denominará capa de adhesión de MoTi o capa de MoTi independientemente de la estructura.

La capa de adhesión de MoTi puede estar configurada como una sola capa. En general, el molibdeno comprende una serie de propiedades que lo hacen utilizable como capa de adhesión o capa de compensación en un absorbente solar.

• El molibdeno exhibe buenas propiedades de adhesión a los materiales de sustrato convencionalmente utilizados en los absorbentes solares. Las buenas propiedades de adhesión pueden impedir que el apilamiento de absorbentes se desprenda del sustrato y, por lo tanto, una ventaja de ello es el aumento de la vida útil del recubrimiento solar selectivo.

• El molibdeno (Mo) tiene una alta reflectividad en longitudes de onda superiores a 2 pm. Esto es ventajoso en cuanto a la obtención de buenas propiedades solares selectivas para el recubrimiento, ya que la emitancia térmica del sustrato se reduce.

• El molibdeno tiene propiedades de conductividad térmica razonablemente buenas (Mo: 140 W/(mK)), en comparación con los sustratos típicos tales como el acero al carbono (AC: 43 W/(mK)) y el acero inoxidable (AI: 16 W/(mK)), que tienen un impacto en la función principal del absorbente de transferir la energía térmica desde el recubrimiento solar selectivo al sustrato.

Con el uso de las capas de Mo o portadoras de Mo estas propiedades pueden ser utilizadas en su totalidad.

Sin embargo, al combinar el Mo con el Ti en una capa de adhesión se consigue una mejor propiedad de protección frente a la corrosión. Un efecto de la capa de adhesión de MoTi es que constituye una barrera de difusión en relación con el apilamiento absorbente. Una barrera de difusión o una capa de barrera inhibe o reduce el movimiento del material a través de la barrera o la capa de barrera.

Al añadir una pequeña fracción de titanio a la capa de molibdeno, el potencial electroquímico de la capa se reducirá, reduciendo así el potencial relativo de corrosión, lo que dará lugar a una reducción de la velocidad de corrosión. El titanio tiene una alta afinidad por el oxígeno. En un diagrama de Pourbaix para el titanio se puede observar que el óxido de titanio se forma a partir de un nivel de potencial de -1.000 mV a 1.500 mV en ambientes de niveles de pH que van de 5 a 9. En ambientes con niveles de pH superiores a 9 el óxido de titanio se forma en un intervalo de potencial ligeramente desplazado hacia potenciales más bajos. En ambientes con niveles de pH inferiores a 5 el óxido de titanio se forma en un intervalo de potencial ligeramente desplazado hacia potenciales más altos.

Por lo tanto, esto permite el proceso de formación de películas de barrera de óxido en ambientes severos, y es muy importante que el proceso es un proceso de reacción rápida en la mayoría de los ambientes. La reducción de la tasa de corrosión está relacionada con la cantidad de titanio añadido a la capa para el infrarrojo de molibdeno; sin embargo, el titanio añadido también reduce las propiedades del molibdeno como reflector del infrarrojo, por lo que hay que obtener un compromiso entre las propiedades de corrosión y las propiedades para el infrarrojo de la capa de adhesión de MoTi. La cantidad de titanio añadido puede determinarse mediante experimentos en donde los recubrimientos con cantidades alternativas de titanio añadido se someten a ensayo para determinar las propiedades como reflector del infrarrojo y las propiedades de corrosión mediante la medición de la polarización.

Así, una capa de MoTi tiene una función adicional de protección frente a la corrosión/limitación de la corrosión con respecto a una capa de Mo, en virtud del hecho de que el titanio proporciona la protección catódica del molibdeno. En este sentido, es además importante que la capa sea eléctricamente conductora.

La función adicional de protección frente a la corrosión/control de la corrosión es importante en los absorbentes de temperatura media y alta (<80 °C) colocados en un ambiente atmosférico (a diferencia de los colocados en un ambiente de vacío). Esto puede ser, por ejemplo, especialmente importante cuando los absorbentes se colocan en entornos de alta corrosión, por ejemplo, en entornos costeros.

La protección frente a la corrosión conseguida por la capa de adhesión de MoTi es esencial para la resistencia a la corrosión de todo el recubrimiento solar selectivo y es ventajosa en cuanto a la actuación como protección frente a la corrosión del sustrato.

Por lo tanto, los efectos de la capa de adhesión de MoTi pueden ser que:

• constituye una buena adhesión o capa de unión para el apilamiento absorbente,

• constituye un buen reflector en relación a la radiación infrarroja o a la emitancia térmica desde el lado del sustrato, • tiene una alta reflectividad a longitudes de onda superiores a 2 pm; y

• exhibe una alta función de protección frente a la corrosión/control de la corrosión en los absorbentes a temperaturas media y alta.

Una buena barrera contra la difusión de los componentes materiales entre el sustrato y los apilamientos absorbente y antirreflexión es ventajosa en lo que respecta al hecho de que las propiedades ópticas del apilamiento absorbente y del apilamiento antirreflexión se mantienen gracias a la reducción de la contaminación. Además, el deterioro de las propiedades selectivas solares puede reducirse considerablemente en comparación con la técnica anterior debido a la reducción de la difusión, con lo que se mantiene la estabilidad a largo plazo del recubrimiento y, por tanto, se mantienen las propiedades deseadas para prolongar la vida útil del recubrimiento.

En general, el molibdeno tiene buenas propiedades respecto a la corrosión. Sin embargo, el problema de combinar una capa de adhesión de molibdeno con un apilamiento absorbente que comprende, por ejemplo, el titanio y el aluminio es que el potencial electroquímico estándar del molibdeno es mucho mayor que el potencial electroquímico del titanio y el aluminio. Esto hace que la capa de adhesión de molibdeno actúe como cátodo para el apilamiento absorbente y aumenta la velocidad de corrosión de cualquier agente externo.

En general, el titanio se caracteriza por tener buenas propiedades respecto a la corrosión, y por lo tanto un efecto de la capa de MoTi como capa de adhesión puede ser que la capa de MoTi sea altamente resistente a la corrosión. Esto es esencial para la resistencia a la corrosión de todo el recubrimiento solar selectivo y es ventajoso en cuanto a la actuación como protección frente a la corrosión del sustrato.

Especialmente la combinación del efecto mencionado anteriormente es ventajosa para lograr una capa de adhesión que sirva como un buen reflector, una capa resistente a la corrosión y una barrera de difusión con excelentes propiedades de adhesión. Estas características son especialmente importantes en entornos ambientales difíciles y cuando se trabaja a altas temperaturas.

La capa de adhesión del recubrimiento solar selectivo actúa, por tanto, también como capa reflectora del infrarrojo y como barrera de difusión.

Además, utilizando la capa de MoTi como capa de adhesión se consigue que una sola capa de adhesión pueda utilizarse para lograr las ventajas mencionadas.

En un aspecto la capa de adhesión de MoTi puede contener una pequeña contribución de silicio (Si), itrio (Y) y/o niobio (No). El efecto de la adición de estos materiales a la capa de adhesión de MoTi puede ser la modificación de las estructuras de MoTi más grandes con la ventaja de obtener una resistencia a la corrosión similar o mayor y con el efecto adicional de obtener una estabilidad similar o mayor a largo plazo de las propiedades ópticas del recubrimiento solar selectivo.

En general, el espesor de las capas individuales puede ser de hasta 5.000 nm. Sin embargo, el beneficio de aumentar el espesor de la capa debe ser considerado en comparación con el coste de los materiales.

En una realización del recubrimiento solar selectivo, la capa de adhesión tiene un espesor en el intervalo de 30 nm a 500 nm, preferiblemente en el intervalo de 80-200 nm, incluso más preferiblemente en el intervalo de 110-130 nm. Otro efecto de esta realización es que se logra un espesor suficiente de la capa de adhesión para cubrir el sustrato y lograr los efectos mencionados de la capa de adhesión con las ventajas también descritas anteriormente. Otra ventaja es que se evitan los costos excesivos de los materiales de la capa de adhesión.

En una realización del recubrimiento solar selectivo la capa de adhesión comprende una capa metálica compuesta por un 85-99 % (en peso) de Mo y un 1-15 % (en peso) de Ti. Preferiblemente, la capa metálica comprende un intervalo del 90-97 % (en peso) de Mo y del 3-10 % (en peso) de Ti. Aún más preferiblemente la capa metálica comprende un intervalo del 95-96 % (en peso) de Mo y del 4-5 % (en peso) de Ti.

Otro efecto de esta realización es que puede añadirse una cantidad suficiente de Ti a la composición metálica del MoTi para conseguir mejores propiedades de resistencia a la corrosión proporcionada por el titanio con las ventajas, como se ha mencionado anteriormente, de una mejor resistencia a la corrosión de todo el recubrimiento solar selectivo en lo que respecta a la actuación como protección frente a la corrosión del sustrato.

En una realización, la(s) capa(s) absorbente(s) comprende(n) una composición cerámica y/o metálica compuesta por elementos seleccionados del grupo formado por: aluminio, nitrógeno, titanio, oxígeno o combinaciones de los mismos. La capa absorbente puede estar compuesta por materiales cerámicos y/o metálicos que comprenden tanto composiciones cerámicas como compuestos cerámicos metálicos CERMET.

Tales capas absorbentes se caracterizan por ser estables a altas temperaturas, tener una alta resistencia a la oxidación y buenas propiedades de absorción para longitudes de onda inferiores a 2,5 pm.

Estas capas absorbentes pueden estar compuestas de nitruro de aluminio y titanio o de oxinitruro de aluminio y titanio. Las composiciones de los ejemplos se describirán a lo largo de la descripción y las reivindicaciones y se hará referencia a ellas mediante las notaciones anteriores y pueden incluir, por ejemplo, el TiAIN, el TiAlNO, el TiN pero, de nuevo, no están limitadas a estos ejemplos.

En una realización, la(s) capa(s) antirreflexión(s) comprende(n) una composición cerámica compuesta por elementos seleccionados del grupo formado por: nitruro(s) de silicio, óxido(s) de silicio, nitruro(s) de aluminio, óxido(s) de aluminio, óxido(s) de titanio o combinaciones de los mismos.

Las composiciones se describirán a lo largo de la descripción y las reivindicaciones también serán descritas y se hará referencia a ellas mediante las notaciones anteriores y pueden incluir por ejemplo el Si³N⁴, el SiO, el SiO², el AhO³, el AlN, el TiO, el TiO²pero no están limitadas a estos ejemplos.

La capa antirreflexión puede comprender otras composiciones cerámicas distintas de las mencionadas anteriormente. Alternativamente, la capa antirreflexión puede comprender composiciones inorgánicas con un índice de refracción inferior a 2.

Estas capas antirreflexión se caracterizan por tener una alta transmisión para longitudes de onda inferiores a 2,5 pm y también por ser altamente resistentes a la oxidación y a la humedad y resistentes a la corrosión.

Además, otro efecto de las realizaciones mencionadas anteriormente con las capas absorbentes descritas en combinación con las capas antirreflexión es que pueden tener propiedades ópticas que den lugar a una elevada absorción óptica. Esto es ventajoso en relación al aumento del rendimiento energético del recubrimiento solar selectivo.

En una realización, el recubrimiento solar selectivo comprende una estructura de tipo sándwich de tres capas, en la que la capa de adhesión comprende una capa de adhesión de 110-130 nm de espesor que comprende una capa metálica compuesta por un 85-99 % (en peso) de Mo y un 1-15 % (en peso) de Ti, preferiblemente en el intervalo del 90-97 % (en peso) de Mo y del 3-10 % (en peso) de Ti, aún más preferiblemente en el intervalo del 95-96 % (en peso) de Mo y del 4-5 % (en peso) de Ti, en donde el apilamiento absorbente está configurado con una capa de absorción que comprende una capa de nitruro de aluminio y titanio de 110-130 nm, y en donde el apilamiento antirreflexión está configurado con una capa antirreflexión que comprende una capa de nitruro(s) de silicio de 50-70 nm.

Los espesores mencionados son los preferidos para esta realización. Sin embargo, en otro aspecto de la realización, un intervalo preferido de los espesores de capa puede incluir los siguientes intervalos más amplios:

• intervalo de espesor de la capa de adhesión de MoTi: 60 nm a 200 nm

• intervalo de espesor de la capa absorbente de nitruro de aluminio y titanio: 40 nm a 150 nm

• intervalo de espesor de la capa antirreflexión de nitruro(s) de silicio: 30 nm a 100 nm

En una realización, el recubrimiento solar selectivo comprende una estructura de tipo sándwich de cuatro capas, en la que la capa de adhesión comprende una capa de adhesión de 110-130 nm de espesor que comprende una capa metálica que contiene un 95 % de Mo (en peso) y un 5 % de Ti (en peso), en la que el apilamiento absorbente está configurado con una capa absorbente que comprende una capa de nitruro de titanio y aluminio de 60-80 nm y una capa semiabsorbente que comprende una capa de oxinitruro de titanio y aluminio de 20-40 nm, y en la que el apilamiento antirreflexión está configurado con una capa antirreflexión que comprende una capa de óxido(s) de silicio de 70-90 nm.

• intervalo de espesor de la capa de adhesión de MoTi: 60 nm a 200 nm

• intervalo de espesor de la capa absorbente de nitruro de aluminio y titanio: 30 nm a 120 nm

• intervalo de espesor de la capa semi-absorbente de oxinitruro de aluminio y titanio: 10 nm a 70 nm

• intervalo de espesor de la capa antirreflexión de óxido(s) de silicio: 50 nm a 100 nm

Un efecto de esta realización se ve claramente en las mediciones de corrosión acelerada presentadas en la figura 4. Los ensayos muestran una mejora significativa en cuanto a la disminución de la tasa de corrosión de las muestras de ensayo cubiertas con el recubrimiento solar selectivo de cuatro capas. Esto puede ser ventajoso con respecto a la mejora de la vida útil del recubrimiento, la mejora de la protección frente a la corrosión de un sustrato y la mejora de la calidad del recubrimiento a lo largo de su vida útil.

Otro efecto de la realización se observa en el espectro de reflectancia calculado que se muestra en la figura 5. La reflectancia calculada frente a la longitud de onda muestra que la reflectancia es baja cuando el espectro de radiación solar para una AM 1,5 es alto. Esto da la ventaja de un alto nivel de absorción del 96 % de la radiación solar.

La realización del recubrimiento solar selectivo de tres capas muestra efectos similares de mayor resistencia a la corrosión y niveles de absorción del 93 % y por lo tanto con las mismas ventajas. El efecto resultante de las capas del apilamiento que tienen espesores dentro de estos intervalos puede ser una absorción aceptable de hasta el 93 % y una emitancia de hasta el 10 % a 350 °C.

El recubrimiento solar selectivo de tres capas puede reducir los costes y el tiempo de producción debido a que solamente comprende tres capas en comparación con el recubrimiento de cuatro capas. Sin embargo, el recubrimiento de cuatro capas proporciona un nivel de absorción calculado mayor. Esto ilustra cómo pueden ser aplicables varios recubrimientos selectivos solares y que el recubrimiento solar selectivo puede elegirse teniendo en cuenta el coste de producción, el rendimiento, la aplicación, la vida útil u otras características.

En otra realización de la presente invención, se deposita un recubrimiento solar selectivo sobre un sustrato, que comprende una capa de adhesión, un apilamiento absorbente que comprende al menos una capa absorbente y un apilamiento antirreflexión que comprende al menos una capa antirreflexión en una construcción de tipo sándwich. La construcción de tipo sándwich está configurada con la capa de adhesión depositada sobre el sustrato, el apilamiento absorbente depositado sobre la capa de adhesión y el apilamiento antirreflexión depositado sobre el apilamiento absorbente. La capa de adhesión comprende una capa metálica compuesta de Mo y Ti y la superficie del sustrato está configurada con una superficie prepulida cuyo sustrato comprende aleaciones metálicas estables a altas temperaturas. Como se mencionó anteriormente, los efectos de la capa de adhesión de MoTi pueden ser que:

La protección frente a la corrosión obtenida por la capa de adhesión de MoTi es esencial para la resistencia a la corrosión de todo el recubrimiento solar selectivo y es ventajosa en cuanto a la actuación como protección frente a la corrosión del sustrato.

Las aleaciones metálicas estables a altas temperaturas pueden ser, por ejemplo, el acero inoxidable, el acero, el aluminio, el bronce, el Kovar, el Conifer o el Fernico. Sin embargo, estas aleaciones son solamente ejemplos y el sustrato puede comprender otras aleaciones metálicas similares estables a altas temperaturas. Las aleaciones metálicas estables a altas temperaturas pueden seleccionarse de entre las aleaciones que comprenden metales seleccionados del grupo formado por: hierro (Fe), cobre (Cu), aluminio (Al), molibdeno (Mo), níquel (Ni), cromo (Cr), cobalto (Co) o combinaciones de los mismos.

Otro efecto de la utilización de aleaciones metálicas estables a altas temperaturas para el sustrato es que puede mejorar la estabilidad de la temperatura del recubrimiento solar selectivo depositado en el sustrato debido a la reducción de la deformación térmica inducida del sustrato durante su utilización. Además, la solución combinada de un sustrato estable a altas temperaturas y el recubrimiento solar selectivo puede ser más estable a la temperatura debido a un bajo nivel de transformación y difusión del material. Esto puede ser ventajoso en lo que respecta al hecho de que la adhesión es menos problemática en comparación con los sustratos con grandes coeficientes de expansión térmica y, por lo tanto, en lo que respecta a la mejora de la vida útil del recubrimiento, la mejora de la protección del sustrato y la mejora de la calidad del recubrimiento a lo largo de su vida útil.

Un medio de absorción térmica puede comprender medios de absorción térmica esféricos, medios de absorción térmica cilíndricos, o medios de absorción térmica planos que comprenden medios de absorción térmica planos o medios de absorción térmica formados a presión, pero de ninguna manera se limitan a éstos.

Los medios de absorción térmica cilíndricos y esféricos pueden ser tubos o conductos con diferentes geometrías de sección transversal, tales como ovaladas, cuadradas, rectangulares o combinaciones de las mismas. Las variantes de los medios de absorción térmica planar pueden ser placas planas, placas curvas, placas corrugadas, placas con reimpresiones en la superficie, o combinaciones de las mismas. La geometría de los medios de absorción térmica no se limita en modo alguno a las geometrías mencionadas anteriormente. Además, los medios de absorción térmica pueden unirse o combinarse de numerosas maneras.

Los medios de absorción térmica se utilizan para la transferencia de calor desde el sustrato y, por consiguiente, desde el recubrimiento solar selectivo. La transferencia de calor puede ser asistida por un flujo de fluido en los medios absorbentes con transferencia de calor desde el sustrato al fluido. La eficiencia de la transferencia de calor depende del fluido y del contacto del sustrato con el fluido. Las ventajas de una transferencia de calor efectiva pueden ser un aumento del rendimiento de la energía térmica. Además, una transferencia de calor efectiva puede resultar en una mejora de la vida útil debido a que se evita el sobrecalentamiento o el uso prolongado a altas temperaturas.

La topografía de la superficie de los absorbentes térmicos puede ser elegida según el uso. Una micro-rugosidad de la superficie que sea un micro-borde afilado, debe ser considerada en relación a la adhesión y las características del recubrimiento. Esto puede deducirse de las mediciones de la figura 4, de las que resulta obvio que la micro-rugosidad superficial relacionada con los micro-bordes afilados de la topografía de la superficie del sustrato puede disminuir la resistencia a la corrosión. La tasa de transferencia térmica depende de la interfaz del fluido y del sustrato y del coeficiente de transferencia de calor tanto del sustrato como del fluido.

El aumento de la tasa de transmisión térmica puede lograrse mediante un contacto directo entre el fluido y el material que comprende el sustrato sobre el que se deposita el recubrimiento selectivo. Además, puede lograrse un aumento de la tasa de transmisión térmica mediante un aumento de la superficie de contacto del fluido con el sustrato.

Ejemplos de medios de absorción térmica con una alta transmitancia térmica pueden ser medios de absorción térmica de tubo de doble pared, medios de absorción térmica en relieve o formados a presión depositados con un recubrimiento solar selectivo en la superficie.

El tipo de absorbente térmico a utilizar depende de la aplicación. Por ejemplo, el absorbente térmico de tubo de doble pared puede ser aplicable en plantas de CSP que utilizan colectores parabólicos para concentrar la radiación solar sobre un absorbente solar de tubo.

En general, para la mayoría de las aplicaciones esto es importante con un alto nivel de transmisión de calor desde el recubrimiento a través del material del medio de absorción térmica hasta el fluido. Un alto nivel de transmisión de calor se obtiene a través de un contacto directo de la parte del medio absorbente recubierta con el recubrimiento solar selectivo y el fluido y mediante el aumento del área de contacto del fluido con la parte del medio absorbente recubierta con el recubrimiento solar selectivo. Otro efecto de este absorbente térmico es que la energía de la radiación solar se convierte en energía térmica contenida en el fluido para ser convertida en una forma de energía útil dada a través de un generador. La ventaja de un alto nivel de transmisión de calor puede ser un mayor rendimiento en la producción de energía y evitar el sobrecalentamiento del absorbente solar para prolongar su vida útil.

El medio absorbente térmico formado a presión denominado también como absorbente de placa de almohada puede ser un panel absorbente térmico configurado con al menos un canal de flujo con un primer extremo de canal de flujo y un segundo extremo de canal de flujo, al menos una entrada conectada a un primer extremo de canal de flujo y al menos una salida conectada a un segundo extremo de canal de flujo. El panel absorbente térmico comprende al menos dos láminas que se pueden unir, unidas por juntas de alta presión, estando dichas láminas configuradas con una cara superior y una cara inferior y colocadas planas una encima de la otra con una cara inferior de las primeras láminas enfrentada a una cara superior de las segundas láminas y con una lámina exterior inferior y una lámina exterior superior estando dicho panel con lámina exterior inferior y panel de lámina exterior superior unido en un lazo cerrado que rodea la(s) entrada(s) y la(s) salida(s). Las dos o más láminas que componen el panel de absorción térmica pueden unirse además mediante juntas de alta presión en un patrón para formar uno o más canales desde la entrada hasta la salida, donde al menos un canal de flujo es un canal de flujo expandido por presión. El panel absorbente se forma a presión aplicando una alta presión a la(s) entrada(s) y/o la(s) salida(s).

Las juntas de alta presión pueden referirse a juntas con una fuerza suficientemente alta para soportar la presión que surge durante la expansión de la presión del canal de flujo. Las juntas de alta presión también pueden referirse a juntas con una resistencia que soporta la tensión y/o el esfuerzo que surge en la construcción y, por lo tanto, una resistencia comparable a la de las láminas.

En una realización, el sustrato comprende un medio absorbente térmico formado a presión configurado con un panel absorbente térmico que comprende al menos dos láminas que se pueden unir, unidas por juntas de alta presión, y configurado con al menos un canal de flujo, al menos una entrada y al menos una salida donde al menos un canal de flujo es un canal de flujo expandido a presión.

Los efectos y ventajas de esta realización están en línea con los ya señalados y descritos anteriormente. Sin embargo, otro efecto de esta realización es que el recubrimiento solar selectivo puede añadirse antes o después de la expansión a presión del canal o canales de flujo, pero después de unir las láminas. Esto es ventajoso para obtener un recubrimiento solar selectivo intacto en la superficie, y así aprovechar la protección frente a la corrosión obtenida por la capa de adhesión de MoTi, que es esencial para la resistencia a la corrosión de todo el recubrimiento solar selectivo. Por ejemplo, si las láminas se unen mediante soldadura, el calor del proceso de soldadura puede causar daños en el recubrimiento solar selectivo si la soldadura se realiza después de la deposición del recubrimiento.

Un objeto de la invención puede lograrse mediante un método de producción de un recubrimiento solar selectivo por un proceso de deposición en vacío (VDP) que comprende las acciones de proporcionar un sustrato prepulido, depositar una capa de adhesión sobre el sustrato prepulido, depositar un apilamiento absorbente sobre la capa de adhesión, capa a capa, y depositar un apilamiento antirreflexión sobre el apilamiento absorbente, capa a capa. La capa de adhesión comprende una capa metálica compuesta por un metal refractario y un material de dopaje, comprendiendo dicho material de dopaje un metal o metaloide y estando dicha capa metálica configurada con una estructura amorfa desordenada.

El material de dopaje puede ser un metal o metaloide, que tiene una gran afinidad al oxígeno, y que tiene tales características que se formarán capas de óxido estables y densas en los intervalos de potencial y pH, donde el metal refractario se corroerá en la aplicación real. Esto puede ser ventajoso para lograr una mejor protección frente a la corrosión y, por lo tanto, una menor velocidad de corrosión.

La capa de adhesión puede depositarse utilizando un blanco para el material de dopaje y un blan refractario, o utilizando un blanco que comprenda ambos materiales en la combinación molar o de pesos correcta. El proceso de deposición en vacío puede, por ejemplo, seleccionarse del grupo formado por: deposición física en fase de vapor (PVD), pulverización catódica reactiva con magnetrón, deposición química en fase de vapor (CVD), deposición química en fase vapor mejorada por plasma (PECVD), deposición por haz de electrones y evaporación por arco catódico. Además, la deposición por pulverización catódica puede realizarse, por ejemplo, mediante pulverización catódica por CC pulsada, HIPIMS (pulverización catódica con magnetrón de impulsos de alta potencia) o pulverización catódica por radiofrecuencia. Sin embargo, el proceso de deposición en vacío no se limita a estos ejemplos, ya que la deposición por pulverización catódica puede realizarse mediante otras técnicas.

Los demás efectos y ventajas de esta realización pueden estar en línea con los ya señalados y descritos anteriormente, incluidos los siguientes efectos:

• El recubrimiento solar selectivo está configurado para ser espectralmente selectivo absorbiendo con una alta absorción la radiación solar y con una baja pérdida de energía absorbida como radiación infrarroja (calor).

• La capa de adhesión constituye un buen reflector en relación con la radiación infrarroja o la emitancia térmica del lado del sustrato.

• La capa de adhesión constituye una buena capa de adhesión o de unión para el apilamiento absorbente.

• La capa de adhesión constituye una barrera de difusión en relación con el apilamiento absorbente.

• La capa de adhesión es muy resistente a la corrosión.

En general, las ventajas pueden ser la mejora de la vida útil del recubrimiento, la mejora de la protección del sustrato y la mejora de la calidad del recubrimiento a lo largo de la vida útil.

Como se ha mencionado anteriormente, un efecto de la capa de adhesión puede ser que muestre una alta función de protección frente a la corrosión/control de la corrosión en los absorbentes a temperaturas media y alta. Y así, la protección frente a la corrosión obtenida por la capa de adhesión puede ser esencial para la resistencia a la corrosión de todo el recubrimiento solar selectivo y es ventajosa en lo que respecta a la actuación como protección frente a la corrosión del sustrato.

En otra realización de la presente invención, la capa de adhesión puede comprender una capa metálica que contiene Mo y Ti.

La capa de MoTi puede depositarse utilizando un blanco de molibdeno y otro de titanio o utilizando un blanco que comprenda tanto el molibdeno como el titanio en la combinación molar o de pesos correcta.

El proceso de deposición en vacío puede, por ejemplo, seleccionarse del grupo formado por: deposición física en fase de vapor (PVD), pulverización catódica reactiva con magnetrón, deposición química en fase de vapor (CVD), deposición química en fase de vapor mejorada por plasma (PECVD), deposición por haz de electrones y evaporación por arco catódico. Además, la deposición por pulverización catódica puede realizarse, por ejemplo, mediante pulverización catódica por C.C. pulsada, HIPIMs (pulverización catódica con magnetrón de impulsos de alta potencia) o pulverización catódica por radiofrecuencia. Sin embargo, el proceso de deposición en vacío no se limita a estos ejemplos, ya que la deposición por pulverización catódica puede realizarse mediante otras técnicas.

Los demás efectos y ventajas de esta realización pueden estar en consonancia con los ya señalados y descritos anteriormente, incluidos los siguientes efectos:

• La capa de MoTi como capa de adhesión constituye un buen reflector en relación con la radiación infrarroja o la emitancia térmica del lado del sustrato.

• La capa de MoTi como capa de adhesión puede ser que constituya una buena adhesión o capa de unión para el apilamiento absorbente.

• La capa de MoTi como capa de adhesión constituye una barrera de difusión en relación con el apilamiento absorbente.

• La capa de MoTi es altamente resistente a la corrosión.

Como se ha mencionado anteriormente, un efecto de la adhesión del MoTi puede ser que la capa de MoTi muestre una función de alta protección frente la corrosión/control de la corrosión en los absorbentes a media y alta temperatura. Por lo tanto, la protección frente a la corrosión obtenida por la capa de adhesión de MoTi es esencial para la resistencia a la corrosión de todo el recubrimiento solar selectivo y es ventajosa en cuanto a la actuación como protección frente a la corrosión del sustrato.

Otra realización de la invención puede obtenerse mediante un método para producir un recubrimiento solar selectivo en donde la capa de adhesión se deposita sobre el sustrato, que comprende las siguientes acciones:

• proporcionar una presión de base de < 1 x 10-4 mbar;

• proporcionar una temperatura del sustrato por encima de 50 °C, preferiblemente por encima de 100 °C, incluso más preferiblemente por encima de 150 °C;

• proporcionar una presión de proceso de < 1 x 10-1 mbar al proporcionar una atmósfera protectora a la cámara de proceso de gas argón de grado instrumental antes de la deposición de la capa de adhesión mediante un proceso de deposición en vacío; y

• realizar el proceso de deposición en vacío.

Otra realización de la invención puede obtenerse mediante un método para producir un recubrimiento solar selectivo en el que el apilamiento absorbente se deposita sobre la capa de adhesión que comprende las siguientes acciones:

• proporcionar una presión de base de < 1 x 10-4 mbar;

• proporcionar una temperatura (200) del sustrato superior a 50 °C, preferiblemente superior a 100 °C, incluso más preferiblemente superior a 150 °C;

• proporcionar una presión de proceso < 1 x 10-1 mbar al proporcionar una atmósfera protectora a la cámara de proceso de gas argón de grado instrumental antes de la deposición de la capa de adhesión mediante un proceso de deposición en vacío; y

• realizar el proceso de deposición utilizando al menos un gas reactivo seleccionado del grupo que consiste en: oxígeno de grado instrumental, nitrógeno de grado instrumental y utilizando una presión parcial del (de los) gas(es) reactivo(s) de 1 x 10-6 a 5 x 10-4 mbar, preferiblemente en el intervalo de 5 x 10-6 a 1 x 10-4 mbar, incluso más preferiblemente en el intervalo de 1 x 10-5 a 5 x 10-5 mbar.

Otra realización de la invención puede obtenerse mediante un método de producción de un recubrimiento solar selectivo en el que el apilamiento antirreflexión se deposita sobre el apilamiento absorbente que comprende las siguientes acciones:

• proporcionar una presión de base de < 1 x 10-4 mbar;

La presión de base es la presión proporcionada en la cámara de vacío antes de los procesos de deposición.

La temperatura del sustrato en el momento de la deposición de las capas individuales también puede denominarse temperatura de deposición y se prevé que esté en el intervalo de 50 °C a 500 °C, preferiblemente en el intervalo de 100 °C a 300 °C, incluso más preferiblemente en el intervalo de 140 °C a 180 °C.

Un efecto del deposición simultáneo de los elementos a temperaturas relativamente bajas en el intervalo de 100 °C a 300 °C por procesos PVD de pulverización catódica puede ser que se establezca una estructura amorfa desordenada, en la literatura también descrita como recubrimientos con desorden atómico.

Esto puede ser ventajoso con respecto al hecho de que para un cierto nivel de "dopaje" de titanio, la tasa de corrosión se relaciona con la estructura de la aleación. La mayor reducción de la tasa de corrosión se produce cuando la aleación se encuentra en una estructura amorfa desordenada, donde los elementos se distribuyen de forma completamente uniforme y donde no hay conexiones/interfaces químicas intermetálicas en una estructura cristalizada.

Esta mayor robustez frente a la corrosión relacionada con el desorden atómico, funcionará mientras la aleación de MoTi no sea llevada a niveles de temperatura más altos donde las estructuras desordenadas se reduzcan por procesos de difusión. Los procesos de difusión traerán compuestos intermetálicos con Mo en partículas de Mo puro, y tal estructura cristalina de la capa de MoTi tiene una robustez reducida frente a la corrosión.

Los recubrimientos selectivos solares existentes a menudo requieren varios procesos, uno para cada capa o apilamiento contenido en el recubrimiento solar selectivo.

Las realizaciones descritas anteriormente para depositar la capa de adhesión, el apilamiento absorbente y el recubrimiento antirreflexión se depositan mediante métodos que comprenden sustancialmente las mismas acciones y, por tanto, los mismos parámetros ambientales en la cámara de proceso.

Otro efecto de estas realizaciones es que el recubrimiento solar selectivo puede hacerse en un proceso de deposición en línea.

Otro efecto de estas realizaciones es que el recubrimiento solar selectivo puede ser hecho y depositado por procesos de pulverización catódica.

En un proceso de deposición por pulverización catódica en línea, la pieza de trabajo puede moverse en un movimiento continuo a través de una región de plasma en la que se deposita una capa a la siguiente región de plasma donde se deposita otra capa y así sucesivamente. Alternativamente, varias zonas de pulverización catódica en línea se disponen en serie y se mueven a través de la pieza de trabajo. En cualquier caso, la composición del gas y la intensidad del plasma pueden ser controlables para una tasa de deposición estable durante el proceso, a fin de garantizar una capa de composición material uniforme y un espesor uniforme en toda la pieza.

Una de las ventajas es que la pieza se mantiene en un entorno de vacío controlado durante todo el proceso de deposición y durante el tiempo que transcurre entre cada proceso de deposición, evitando así las oxidaciones de las superficies que posteriormente constituyen la interfaz entre las distintas capas del recubrimiento solar selectivo. Otra ventaja es que las regiones de magnetrón y plasma pueden mantenerse relativamente pequeñas en comparación con el tamaño de la pieza de trabajo, reduciendo así el coste de las instalaciones de producción debido al "núcleo" del equipo en forma de zonas de pulverización catódica con magnetrones, canales de entrada de gas, sensores y demás. El reto de controlar los parámetros del proceso de deposición en una gran superficie también puede reducirse debido al movimiento de las piezas de trabajo en relación con las regiones de deposición.

Otra realización de la invención puede lograrse mediante un método de producción de un recubrimiento solar selectivo que comprende un sándwich de tres capas que comprende las siguientes acciones:

• el grabado iónico de la superficie del sustrato con una pistola de iones utilizando una presión de proceso en el intervalo de 1 x 10-5 bar a 5 x 10-2 bar, y gas argón como gas de ionización;

• proporcionar una temperatura del sustrato por encima de los 100 °C;

• la pulverización catódica para la deposición de la capa (30) de adhesión que comprende una capa metálica compuesta por molibdeno y titanio, utilizando una presión de proceso en el intervalo de 1 x 10-3 bar a 1 x 10-2 bar, y argón como gas de pulverización catódica;

• la pulverización catódica para la deposición del (de los) nitruro(s) de titanio y aluminio utilizando una presión de proceso en el intervalo de 1 x 10-3 bar a 1 x 10-2 bar, argón como gas de pulverización catódica, y nitrógeno como gas reactivo utilizando una presión parcial del gas reactivo en el intervalo de 1 x 10-6 a 5 x 10-4 mbar, preferiblemente en el intervalo de 5 x 10-6 a 1 x 10-4 mbar, incluso más preferiblemente en el intervalo de 1 x 10-5 a 5 x 10-5mbar; y • la pulverización catódica para la deposición de la capa de nitruro(s) de silicio utilizando una presión de proceso en el intervalo de 1 x 10-3 bar a 1 x 10-2 bar, argón como gas de pulverización catódica y nitrógeno como gas reactivo utilizando una presión parcial del gas reactivo en el intervalo de 1 x 10-6 a 5 x 10-4 mbar, preferiblemente en el intervalo de 5 x 10-6 a 1 x 10-4 mbar, incluso más preferiblemente en el intervalo de 1 x 10-5 a 5 x 10-5 mbar.

Un método que no forma parte de la presente invención puede obtenerse mediante un método para producir un recubrimiento solar selectivo que comprende una estructura en forma de sándwich de cuatro capas, en la que la capa de adhesión comprende una capa de adhesión de 110-130 nm de espesor que comprende una capa metálica compuesta de molibdeno y titanio de un 95 % de Mo (en peso) y un 5 % de Ti (en peso), en la que el apilamiento absorbente se configura con una capa absorbente que comprende una capa de nitruro de aluminio y titanio de 60-80 nm y una capa semiabsorbente que comprende una capa de oxinitruro de aluminio y titanio de 20-40 nm, y en la que el apilamiento antirreflexión se configura con una capa antirreflexión que comprende una capa de óxido(s) de silicio de 70-90 nm mediante un proceso (240) de deposición en vacío que comprende las siguientes acciones:

• el grabado iónico del sustrato con una pistola de iones utilizando una presión de proceso en el intervalo de 1 x 10-4 bar a 5 x 10-3 bar, y gas argón como gas de ionización;

• proporcionar una temperatura del sustrato por encima de los 100 °C;

• la pulverización catódica para la deposición de la capa de nitruro de aluminio y titanio utilizando una presión de proceso en el intervalo de 1 x 10-3 bar a 1 x 10-2 bar, argón como gas de pulverización catódica y nitrógeno como gas reactivo utilizando una presión parcial del gas reactivo en el intervalo de 1 x 10-6 a 5 x 10-4 mbar, preferiblemente en el intervalo de 5 x 10-6 a 1 x 10-4 mbar, incluso más preferiblemente en el intervalo de 1 x 10-5 a 5 x 10-5 mbar; • la pulverización catódica para la deposición de la capa de oxinitruro de titanio y aluminio utilizando una presión de proceso en el intervalo de 1 x 10-3 bar a 1 x 10-2 bar, argón como gas de pulverización catódica, y nitrógeno y oxígeno como gases reactivos utilizando una presión parcial de los gases reactivos en el intervalo de 1 x 10-6 a 5 x 10-4 mbar, preferiblemente en el intervalo de 5 x 10-6 a 1 x 10-4 mbar, incluso más preferiblemente en el intervalo de 1 x 10-5 a 5 x 10-5 mbar; y

• la pulverización catódica para la deposición de la capa de óxido(s) de silicio utilizando una presión de proceso en el intervalo de 1 x 10-3 bar a 1 x 10-2 bar, argón como gas de pulverización catódica y oxígeno como gas reactivo utilizando una presión parcial del gas reactivo en el intervalo de 1 x 10-6 a 5 x 10-4 mbar, preferiblemente en el intervalo de 5 x 10-6 a 1 x 10-4 mbar, incluso más preferiblemente en el intervalo de 1 x 10-5 a 5 x 10-5 mbar.

La capa de adhesión puede depositarse mediante un proceso de pulverización catódica que comprende, por ejemplo, la pulverización catódica por CC, la pulverización catódica por CC pulsada, e1HIPIMS (pulverización catódica con magnetrón de impulsos de alta potencia) o la pulverización catódica por radiofrecuencia.

El apilamiento absorbente y el apilamiento antirreflexión pueden depositarse mediante un proceso de pulverización catódica que comprende, por ejemplo, la pulverización catódica por CC pulsada, e1HIPIMS (pulverización catódica con magnetrón de impulsos de alta potencia) o la pulverización catódica por radiofrecuencia.

Otro efecto de este método se ve claramente en las mediciones de corrosión acelerada presentadas en la figura 4. Los ensayos muestran una mejora significativa en cuanto a la disminución de la tasa de corrosión de las muestras de ensayo cubiertas con el recubrimiento solar selectivo de cuatro capas. Esto puede ser ventajoso con respecto a la mejora de la vida útil del recubrimiento, la mejora de la protección frente a la corrosión de un sustrato y la mejora de la calidad del recubrimiento a lo largo de su vida útil.

Sin embargo, se observa otro efecto del método en el espectro de reflectancia calculado que se muestra en la figura 5. La reflectancia calculada frente a la longitud de onda muestra que la reflectancia es baja cuando el espectro de radiación solar para una AM 1,5 es alto. Esto da la ventaja de un alto nivel de absorción del 96 % de la radiación solar. La realización del selectivo solar de tres capas muestra efectos similares de mayor resistencia a la corrosión y niveles de absorción del 93 % y por lo tanto tiene las mismas ventajas.

Un absorbente solar que no forma parte de la invención puede obtenerse mediante un absorbente solar obtenido por un proceso de deposición de un recubrimiento solar selectivo por un proceso de deposición en vacío (VDP) sobre medios absorbentes térmicos, estando dicho recubrimiento solar selectivo producido:

• proporcionando un sustrato prepulido;

• preparando la superficie del sustrato mediante el grabado iónico;

• depositando una capa de adhesión sobre la superficie del sustrato preparado;

• depositando un apilamiento absorbente sobre la capa de adhesión, capa a capa; y

• depositando un apilamiento antirreflexión sobre el apilamiento absorbente, capa a capa, en el que la capa de adhesión comprende una capa metálica compuesta por un metal refractario y un material de dopaje, comprendiendo dicho material de dopaje un metal o metaloide y estando dicha capa metálica configurada con una estructura amorfa desordenada.

• proporcionando un sustrato prepulido;

• preparando la superficie del sustrato mediante el grabado iónico;

• depositando un apilamiento antirreflexión sobre el apilamiento absorbente, capa a capa, en donde la capa de adhesión comprende una capa metálica compuesta de molibdeno y titanio.

Los efectos y ventajas de los dos absorbentes solares mencionados pueden estar en línea con los ya señalados y descritos anteriormente, incluyendo los siguientes efectos:

• El recubrimiento solar selectivo está configurado para ser espectralmente selectivo, absorbiendo con una alta absorción la radiación solar y con una baja pérdida de energía absorbida como radiación infrarroja (calor).

• La capa de adhesión es muy resistente a la corrosión.

En general, las ventajas pueden ser la mejora de la vida útil del recubrimiento, la mejora de la protección frente a la corrosión del sustrato y la mejora de la calidad del recubrimiento a lo largo de la vida útil.

Un método que no forma parte de la invención puede obtenerse mediante un método de deposición de un recubrimiento solar selectivo que comprende una acción ulterior de preparación de la superficie del sustrato prepulido antes de depositar la capa de adhesión mediante grabado iónico.

Un efecto de este aspecto es que la preparación de la superficie, que reduce la micro-rugosidad superficial relacionada con los micro-bordes afilados de la topografía de la superficie del sustrato y, por lo tanto, alisa la superficie del sustrato, muestra, en una medida sorprendente, una mejora significativa de las propiedades de corrosión, lo que, una vez más, puede ser ventajoso en lo que respecta a la mejora de la vida útil del recubrimiento, la mejora de la protección del sustrato y la mejora de la calidad del recubrimiento a lo largo de la vida útil.

Un absorbente solar que no forma parte de la invención puede obtenerse mediante un absorbente solar obtenido mediante un proceso en el que los procesos se realizan como procesos de deposición en línea.

Los absorbentes para instalaciones solares suelen ser artículos voluminosos, típicamente piezas de trabajo de 3 a 5 metros de largo, por ejemplo, tuberías o láminas. El tamaño de las piezas de trabajo hace que sea un desafío especial establecer un equipo de proceso, donde se logre la descarga de una superficie uniforme en todo el sujeto en una cámara de vacío convencional. La solución tradicional serán las grandes cámaras de vacío con los retos asociados de gestionar la composición del gas y las condiciones del plasma en toda la zona de la pieza de trabajo. Los absorbentes solares existentes cubiertos con recubrimientos selectivos a menudo requieren varios procesos, uno para cada capa o apilamiento comprendido en el recubrimiento solar selectivo.

Los efectos y ventajas de este absorbente solar están en línea con los ya señalados y descritos anteriormente, incluyendo las siguientes ventajas:

• La pieza se mantiene en un ambiente de vacío controlado durante todo el proceso de deposición y durante el tiempo que transcurre entre cada proceso de deposición, evitando así las oxidaciones de las superficies que posteriormente constituyen la interfaz entre las capas individuales del recubrimiento solar selectivo.

• Las regiones de magnetrón y plasma pueden mantenerse relativamente pequeñas en comparación con el tamaño de la pieza de trabajo, reduciendo así los costes de las instalaciones de producción debido al "núcleo" del equipo en forma de zonas de pulverización catódica con magnetrones, canales de entrada de gas, sensores, etc.

En un aspecto, se puede utilizar material alternativo a los materiales de dopaje para la protección catódica del molibdeno en la capa de adhesión si se establece una estructura amorfa desordenada. Las características importantes de los metales o metaloides potenciales que son materiales dopantes para la protección catódica son su capacidad para formar capas de óxido estables y densas en el intervalo de pH de pH=4 a pH=9 y en el intervalo de potencial de -1500mV a 1.000mV. Entre los metales distintos del titanio con estas características se encuentran también el circonio (Zr), el tántalo (Ta) y el hafnio (Hf). Otras alternativas pueden ser el aluminio y el cromo o los metaloides con estas características, véanse por ejemplo los diagramas de Pourbaix. El silicio (Si) puede ser un ejemplo de un metaloide. En un aspecto, se pueden utilizar materiales alternativos al molibdeno para la capa de infrarrojos. Los materiales alternativos pueden tener buenas propiedades de reflexión del infrarrojo. Los materiales alternativos pueden tener un alto punto de fusión (<2.000 °C) para aplicaciones de CSP a alta temperatura (>150 °C). Los materiales alternativos pueden tener un rendimiento aceptable de velocidad de la pulverización catódica/rendimiento de la pulverización catódica en el proceso de PVD. Para el propósito de la reflexión del infrarrojo en el apilamiento absorbente solar, las propiedades de reflexión del infrarrojo son importantes en el intervalo de longitudes de onda de 5 |jm y superiores. Los materiales alternativos reflectores del infrarrojo que tienen altos puntos de fusión comprenden elementos seleccionados del grupo de los metales refractarios. Los materiales alternativos reflectores del infrarrojo pueden comprender elementos seleccionados del grupo del molibdeno (Mo), el niobio (Nb), el tántalo (Ta), el tungsteno (W) y el renio (Re). Todos ellos comparten algunas propiedades, tales como un alto punto de fusión superior a 2.000 °C, una gran dureza a temperatura ambiente, y son químicamente inertes y tienen una densidad relativamente alta. El Mo tiene la mayor reflectancia a partir de la importante longitud de onda de aproximadamente 5 jm y hacia arriba, y el Mo también tiene el mayor rendimiento de pulverización catódica de los metales refractarios. En vista de la reflectancia, el tántalo y el tungsteno son alternativas al molibdeno, ya que ambos metales tienen pequeñas diferencias en el nivel de reflectancia del molibdeno. En vista de las propiedades de corrosión, el tántalo es la alternativa más atractiva, ya que el tántalo tiene mayor afinidad al oxígeno que el tungsteno. Desde un punto de vista técnico, el tántalo es una alternativa atractiva al molibdeno. El tungsteno también es una alternativa potencial al molibdeno como capa reflectora de infrarrojos; sin embargo, desde el punto de vista del coste de los materiales, tanto el tántalo como el tungsteno son una solución significativamente más costosa. Debido a las menores tasas de pulverización catódica del tántalo y del tungsteno, el coste de producción para depositar estas alternativas también es mayor que para la deposición de molibdeno.

Descripción de los dibujos

La figura 1 ilustra la estructura del recubrimiento solar selectivo.

La figura 2 ilustra un apilamiento de cuatro capas (fig. 2A) y un apilamiento de tres capas (fig. 2B) de recubrimiento solar selectivo depositado sobre un sustrato.

La figura 3 ilustra una superficie de sustrato con una rugosidad superficial que comprende micro y macro rugosidades (fig. 3A) y macro rugosidades (fig. 3B).

La figura 4 es un gráfico que muestra la tasa de corrosión de los absorbentes solares con superficies de sustrato preparadas mediante diferentes técnicas.

La figura 5 ilustra la reflectancia calculada (A) frente a la longitud de onda para un recubrimiento solar selectivo de cuatro capas y la radiación solar del espectro para una AM 1,5 (B) frente a la longitud de onda.

La figura 6 ilustra diferentes construcciones de medios de absorción térmica esféricos.

La figura 7 ilustra dos realizaciones de medios de absorción térmica planos.

La figura 8 ilustra un método para producir un recubrimiento solar selectivo mediante un proceso de deposición al vacío.

La figura 9 ilustra un método para depositar la capa de adhesión sobre el sustrato.

La figura 10 ilustra un método para depositar el apilamiento absorbente o el apilamiento antirreflexión sobre el sustrato. Descripción detallada de la invención

continuación

La figura 1 ilustra la estructura del recubrimiento 10 solar selectivo que comprende una capa 30 de adhesión, un apilamiento 40 absorbente y un apilamiento 60 antirreflexión. El recubrimiento 10 solar selectivo constituye una construcción 70 en sándwich configurada con la capa 30 de adhesión que puede depositarse sobre un sustrato 20, el apilamiento 40 absorbente depositado sobre la capa 30 de adhesión y el apilamiento 60 antirreflexión depositado sobre el apilamiento 40 absorbente. El apilamiento 40 absorbente comprende al menos una capa 42 absorbente y puede comprender capas 42 absorbentes o capas 44 semiabsorbentes adicionales. El apilamiento 60 antirreflexión comprende al menos una capa 62 antirreflexión y puede comprender capas 62 antirreflexión adicionales. El recubrimiento 10 solar selectivo comprende una superficie que constituye el límite con el entorno ambiental y puede ser una superficie 12 solar selectiva. Esta superficie se opone a la superficie del apilamiento 60 antirreflexión que constituye el límite del apilamiento 40 absorbente. La capa 30 de adhesión comprende una capa metálica compuesta por un metal 36 refractario y un material 34 de dopaje. La capa metálica está configurada con una estructura 32 amorfa desordenada.

La figura 2 ilustra los recubrimientos 10 solares selectivos depositados sobre un sustrato 20. La figura 2A ilustra un apilamiento 114 de cuatro capas que comprende una capa 30 de adhesión, una capa 42 absorbente, una capa 44 semiabsorbente y una capa 62 antirreflexión. El recubrimiento 10 solar selectivo constituye una construcción 70 en sándwich configurada con la capa 30 de adhesión depositada sobre un sustrato 20, la capa 42 absorbente depositada sobre la capa 30 de adhesión, la capa 44 semiabsorbente depositada sobre la capa 42 absorbente y la capa 62 antirreflexión depositada sobre la capa 44 semiabsorbente.

La figura 2B ilustra un apilamiento 112 de tres capas que comprende una capa 30 de adhesión, una capa 42 absorbente y una capa 62 antirreflexión. El recubrimiento 10 solar selectivo constituye una construcción 70 en sándwich configurada con la capa 30 de adhesión depositada sobre un sustrato 20, la capa 42 absorbente depositada sobre la capa 30 de adhesión, y la capa 62 antirreflexión depositada sobre la capa 42 absorbente.

Las capas individuales de los recubrimientos selectivos pueden describirse mediante un espesor de capa 80 y un índice de refracción de las capas 100 individuales comprendidas en el recubrimiento 10 solar selectivo. Las interfaces entre las capas pueden describirse mediante condiciones de límite por las que la reflectancia y la absorción de la radiación incidente en el recubrimiento 10 solar selectivo pueden calcularse a través del recubrimiento utilizando la teoría óptica clásica.

La figura 3 ilustra un sustrato 20 que comprende una superficie 22 de sustrato con una rugosidad 120 de superficie. La figura 3A ilustra una superficie 22 de sustrato que comprende una micro-rugosidad 122 y una macro-rugosidad 124. La figura 3B ilustra una superficie 22 de sustrato pulida que comprende únicamente la macro-rugosidad 124 después del tratamiento de pulido de la superficie. La superficie 22 del sustrato puede pulirse mediante el grabado iónico 228.

Una superficie de sustrato en bruto, pero también prepulida 230 puede comprender puntas y bordes de tamaños nano y micro. Al pulir la superficie 22 del sustrato, la estructura de la superficie puede modificarse para incluir puntas y bordes redondeados y alisados sobre los que se puede depositar el recubrimiento 10 solar selectivo.

El gráfico de la figura 4 muestra la tasa de corrosión de los absorbentes solares frente a la rugosidad de la superficie del sustrato, obtenida mediante diferentes técnicas de preparación del sustrato y para los absorbentes solares con diferentes recubrimientos selectivos solares. La rugosidad de la superficie se mide como media aritmética Ra utilizando un perfilómetro Bruker Dektak XT. Las mediciones se realizan utilizando un ajuste del filtro de corte a 0,8 pm.

Las mediciones se realizan como mediciones de corrosión acelerada y se llevan a cabo mediante el uso de una célula Avesta con potenciostato/galvanostato Biologic. Las muestras de ensayo se analizan en una solución suave (pH 6,0) de cloruro de sodio, trihidrato de acetato de sodio y ácido acético, equilibrada con agua. El procedimiento de ensayo se realiza utilizando una primera secuencia de prueba anódica y una segunda secuencia de prueba catódica, durante dichas secuencias de prueba el potencial se varía de -10 V a 10 V y se mide simultáneamente la corriente a través de las muestras de ensayo. La corriente medida representa el proceso de corrosión en curso. El procedimiento y los aparatos utilizados para las mediciones de corrosión acelerada son bien conocidos por una persona experta en la técnica.

Las muestras de ensayo son las siguientes:

A: Tubo estándar sin recubrimiento solar selectivo

B: Tubo electro-pulido sin recubrimiento solar selectivo

C: Tubo estándar cubierto con recubrimiento solar selectivo A

D: Tubo desbastado y electro-pulido cubierto con recubrimiento solar selectivo A

E: Tubo pulido y electro-pulido cubierto con recubrimiento solar selectivo A

F: Tubo electro-pulido cubierto con recubrimiento solar selectivo A

El recubrimiento solar selectivo A comprende una estructura en sándwich de cuatro capas depositadas mediante VDP (240). El recubrimiento comprende una capa de adhesión de 120 nm de espesor que comprende una capa metálica compuesta por un 95 % de Mo (en peso) y un 5 % de Ti (en peso), una capa absorbente de nitruro de aluminio y titanio de 70 nm de espesor, una capa semiabsorbente de oxinitruro de aluminio y titanio de 30 nm de espesor y una capa antirreflexión de óxido(s) de silicio de 80 nm de espesor.

Las muestras de ensayo que comprenden tubos electro-pulidos cubiertos con el recubrimiento solar selectivo A muestran una mejora significativa en cuanto a la disminución de la tasa de corrosión.

Además, las mediciones muestran que las muestras de ensayo sin recubrimiento solar selectivo, pero con diferentes preparaciones de la superficie muestran una mejora significativa con respecto a la disminución de la tasa de corrosión únicamente mediante el uso de alisado de la superficie del sustrato, por ejemplo, mediante el electro-pulido.

Así, se encontró que la medición realizada muestra que el alisado de la superficie del sustrato y la deposición posterior de un recubrimiento solar selectivo A, en una medida sorprendente, mejoran las propiedades de corrosión.

La figura 5 ilustra la reflectancia calculada (A) frente a la longitud de onda para un recubrimiento solar selectivo de cuatro capas y la radiación solar de espectro para una AM 1,5 (B) frente a la longitud de onda. El recubrimiento solar selectivo de cuatro capas comprende una capa de adhesión de 120 nm de espesor que comprende una capa metálica compuesta por un 95 % de Mo (en peso) y un 5 % de Ti (en peso), una capa absorbente de nitruro de aluminio y titanio de 70 nm de espesor, una capa semiabsorbente de oxinitruro de aluminio y titanio de 30 nm de espesor y una capa antirreflexión de óxido(s) de silicio de 80 nm de espesor, y es el recubrimiento que también se utiliza para la medición que se muestra en la figura 4.

La reflectancia del recubrimiento solar selectivo de cuatro capas se calcula utilizando un algoritmo de formalismo matricial basado en las condiciones del límite y en la entrada de los índices de reflectancia de los materiales 90 de las capas individuales y la secuencia de las capas 100 individuales a una temperatura de 350 °C. El recubrimiento solar selectivo de cuatro capas se calcula para obtener una absorción óptica del 93 % del espectro de la radiación solar para una AM 1,5.

Para esta invención se pueden elegir recubrimientos solares selectivos utilizables de la gama de soluciones con una absorción óptica calculada > 80 % del espectro de radiación solar para AM 1,5 y una emitancia < 30 % a una temperatura de 350 °C.

La figura 6 ilustra diferentes construcciones de los medios 420 absorbentes térmicos esféricos. En la figura 6A se ilustra un tubo 422 circular, cuya superficie exterior es la superficie 210 del sustrato sobre la que se puede depositar el recubrimiento 10 solar selectivo. La superficie interior puede constituir el canal 460 de flujo. En la figura 6B se ilustra un tubo 424 no circular cuya superficie exterior es la superficie 210 del sustrato sobre la que puede depositarse el recubrimiento 10 solar selectivo. La superficie interior puede constituir el canal 460 de flujo. La figura 6C ilustra un tubo 426 de doble pared que puede describirse como compuesto por dos tubos: un tubo de gran diámetro y un tubo de pequeño diámetro con el tubo de pequeño diámetro colocado en el interior y paralelo al tubo de gran diámetro. La superficie exterior del tubo 426 de doble pared, siendo la superficie 210 del sustrato sobre la que se puede depositar el recubrimiento 10 solar selectivo. La superficie interior del tubo de pequeño diámetro puede constituir un canal 460 de flujo que preferiblemente no se utiliza para la conducción de calor. El canal anular entre los dos tubos también puede constituir un canal 460 de flujo. La figura 6D ilustra un tubo 428 de placa de almohada, que es una placa de almohada doblada en forma de tubo. La placa de almohada comprende dos placas unidas para formar canales 460 de flujo internos y así, como el tubo 426 de doble pared, el tubo 428 de la placa de almohada comprende los canales 460 de flujo internos dentro de la placa de almohada y un canal 460 de flujo rodeado por la placa de almohada que preferiblemente no se utiliza para la conducción de calor.

La figura 7 ilustra dos representaciones de los medios 430 absorbentes térmicos planos. En la figura 7A se ilustran unos medios 434 absorbentes térmicos planos y en la figura 7B se ilustran unos medios 436 absorbentes térmicos formados a presión. Los medios 434 absorbentes térmicos planos, ilustrados aquí comprenden los tubos 422 circulares conectados mecánicamente a una lámina 432. Los tubos 422 circulares están configuradas con canales 460 de flujo y la superficie de la lámina 432 orientada hacia fuera de los tubos 422 circulares comprende la superficie 210 del sustrato para el recubrimiento 10 solar selectivo y por lo tanto la superficie orientada al sol, ilustrada por la radiación 186 solar sobre la superficie.

La figura 7B ilustra un medio 436 absorbente térmico formado a presión que comprende dos láminas 432 unidas por juntas de alta presión. El medio 436 absorbente térmico formado a presión constituye los canales de flujo 460 comprendidos entre las dos láminas 432. La superficie del medio 436 absorbente térmico formado a presión que está orientada hacia la radiación 186 solar constituye la superficie 210 del sustrato para el recubrimiento 10 solar selectivo.

La transferencia térmica del medio 434 absorbente térmico plano de la figura 7A puede ser inferior a la transferencia térmica obtenible por el medio 436 absorbente térmico formado a presión de la figura 7B debido al contacto directo del fluido con la lámina 432 plana que comprende el recubrimiento 10 solar selectivo. En el medio 434 absorbente térmico plano, la lámina 432 plana que comprende el recubrimiento 10 solar selectivo solamente está conectada en las zonas que conectan los tubos a la lámina 432 y, además, el contacto térmico con el fluido es así indirecto, de la lámina al fluido a través de las paredes de los tubos.

La figura 8 ilustra un método para producir (302) un recubrimiento solar selectivo mediante un proceso 240 de deposición en vacío. Se proporciona un sustrato 20 prepulido 230 sobre el que se deposita 320 la capa 30 de adhesión. El apilamiento 40 absorbente se deposita 320 sobre la capa 30 de adhesión. En caso de que el apilamiento 40 absorbente comprenda varias capas, las capas 100 individuales se depositan una por una. El apilamiento 60 antirreflexión se deposita 320 sobre el apilamiento 40 absorbente. En caso de que el apilamiento 60 antirreflexión comprenda varias capas, las capas 100 individuales se depositan una por una.

La figura 9 ilustra un método 302 para depositar la capa 30 de adhesión sobre el sustrato como parte del método para producir un recubrimiento solar selectivo. La capa 30 de adhesión se deposita 320 mediante un proceso 240 de deposición en vacío y el método 302 comprende varias acciones. Se proporciona 340 una presión 190 de base y una temperatura 200 de sustrato. Antes de la deposición de la capa de adhesión mediante el proceso 240 de deposición en vacío se proporciona 340 una presión 188 de proceso mediante la adición de una atmósfera protectora a la cámara de proceso. La deposición se realiza 350 mediante un proceso 240 de deposición en vacío.

La figura 10 ilustra un método 302 para depositar el apilamiento 40 absorbente o el apilamiento 60 antirreflexión sobre el sustrato 20 como parte del método para producir un recubrimiento solar selectivo. El método comprende acciones similares al método para realizar la deposición de la capa de adhesión. El apilamiento absorbente o antireflectante se deposita mediante un proceso 240 de deposición en vacío en el que se proporciona 340 una presión 190 de base y una temperatura 200 de sustrato. Antes de la deposición de la capa de adhesión mediante el proceso 240 de deposición en vacío se proporciona 340 una presión 188 de proceso añadiendo una atmósfera protectora a la cámara de proceso. La deposición se realiza 350 mediante un proceso 240 de deposición en vacío. Esta acción puede realizarse varias veces si el apilamiento comprende varias capas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un recubrimiento (10) solar selectivo para ser depositado sobre un sustrato (20), comprendiendo dicho recubrimiento (10) solar selectivo:

• una capa (30) de adhesión,

• un apilamiento (40) absorbente que comprende al menos una capa (42) absorbente, y

• un apilamiento (60) antirreflexión que comprende al menos una capa (62) antirreflexión en una construcción (70) de tipo sándwich configurada con la capa (30) de adhesión depositada sobre el sustrato (20), el apilamiento (40) absorbente depositado sobre la capa (30) de adhesión y el apilamiento (60) antirreflexión depositado sobre el apilamiento (40) absorbente

en donde la capa (30) de adhesión comprende una capa metálica compuesta por un metal (36) refractario y un material (34) de dopaje, caracterizada por que dicho material (34) de dopaje comprende un metal o metaloide y porque dicha capa metálica está configurada con una estructura (32) amorfa desordenada.

2. Un recubrimiento (10) solar selectivo para ser depositado sobre un sustrato (20) según la reivindicación 1, caracterizado por que la capa (30) de adhesión comprende una capa metálica compuesta de molibdeno y titanio.

3. Un recubrimiento (10) solar selectivo según la reivindicación 1 o la 2 en donde la capa (30) de adhesión tiene un espesor (82) de capa de adhesión en el intervalo de 30 nm a 500 nm, preferiblemente en el intervalo de 80-200 nm, incluso más preferiblemente en el intervalo de 110-130 nm.

4. Un recubrimiento (10) solar selectivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-3 en donde la capa de adhesión comprende una capa metálica compuesta por un 85-99 % (en peso) de Mo y un 1-15 % (en peso) de Ti, preferiblemente en el intervalo del 90-97 % (en peso) de Mo y del 3-10 % (en peso) de Ti, incluso más preferiblemente en el intervalo del 95-96 % (en peso) de Mo y del 4-5 % (en peso) de Ti.

5. Un recubrimiento (10) solar selectivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una capa (42) absorbente comprende una composición cerámica y/o metálica compuesta por elementos seleccionados del grupo formado por: aluminio, nitrógeno, titanio, oxígeno o combinaciones de los mismos.

6. Un recubrimiento (10) solar selectivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una capa (62) antirreflexión comprende una composición cerámica compuesta por elementos seleccionados del grupo formado por: nitruro(s) de silicio, óxido(s) de silicio, nitruro(s) de aluminio, óxido(s) de aluminio, óxido(s) de titanio o combinaciones de los mismos.

7. Un recubrimiento (10) solar selectivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-6 anteriores que comprende una estructura (70) de tres capas de tipo sándwich en donde

• la capa (30) de adhesión comprende una capa (30) de adhesión de 110-130 nm de espesor que comprende una capa metálica compuesta por un 85-99 % (en peso) de Mo y un 1-15% (en peso) de Ti, preferiblemente en el intervalo del 90-97 % (en peso) de Mo y del 3-10 % (en peso) de Ti, aún más preferiblemente en el intervalo del 95-96 % (en peso) de Mo y del 4-5 % (en peso) de Ti;

• el apilamiento (40) absorbente configurado con una capa (42) absorbente que comprende una capa de nitruro de aluminio y titanio de 110-130 nm; y

• el apilamiento (60) antirreflexión configurado con una capa (62) antirreflexión que comprende una capa de nitruro(s) de silicio de 50-70 nm.

8. Un recubrimiento (10) solar selectivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 anteriores que comprende una estructura (70) de cuatro capas de tipo sándwich en donde

• la capa (30) de adhesión comprende una capa (30) de adhesión de 110-130 nm de espesor que comprende una capa metálica compuesta por un 85-99 % (en peso) de Mo y un 1-15 % (en peso) de Ti, preferiblemente en el intervalo del 90-97 % (en peso) de Mo y del 3-10 % (en peso) de Ti, aún más preferiblemente en el intervalo del 95-96 % (en peso) de Mo y del 4-5 % (en peso) de Ti

• el apilamiento (40) absorbente configurado con una capa (42) absorbente que comprende una capa de nitruro de aluminio y titanio de 60-80 nm y una capa (44) semiabsorbente que comprende una capa de oxinitruro de aluminio y titanio de 20-40 nm; y

• el apilamiento (60) antirreflexión configurado con una capa (62) antirreflexión que comprende una capa de óxido(s) de silicio de 70-90 nm.

9. Un absorbente (400) solar que comprende un recubrimiento (10) solar selectivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-8 anteriores depositado sobre un sustrato (20) en donde la superficie (210) del sustrato está configurada con una superficie prepulida (230) cuyo sustrato comprende aleaciones metálicas estables a altas temperaturas.

10. Un absorbente (400) solar según la reivindicación 9, en donde el sustrato comprende un medio (436) absorbente térmico formado a presión, configurado con un panel absorbente térmico que comprende al menos dos láminas que se pueden unir, unidas por juntas de alta presión y configurado con al menos un canal de flujo, al menos una entrada y al menos una salida en donde al menos un canal de flujo es un canal de flujo expandido a presión.

11. Un método para producir (302) un recubrimiento (10) solar selectivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-10 mediante un proceso (240) de deposición en vacío que comprende las acciones de:

• proporcionar (340) un sustrato (20) prepulido (230);

• depositar (320) una capa (30) de adhesión sobre el sustrato (20) prepulido;

• depositar (320) un apilamiento (40) absorbente sobre la capa (30) de adhesión capa a capa; y

• depositar (320) un apilamiento (60) antirreflexión sobre el apilamiento (30) absorbente capa a capa,

en donde la capa (30) de adhesión comprende una capa metálica compuesta por un metal refractario (36) y un material (34) de dopaje, caracterizada por que dicho material (34) de dopaje comprende un metal o metaloide y porque dicha capa metálica está configurada con una estructura (32) amorfa desordenada.

12. Un método para producir (302) un recubrimiento (10) solar selectivo según la reivindicación 11 en donde la capa (30) de adhesión se deposita (320) sobre el sustrato (20) que comprende las acciones de:

• proporcionar (340) una presión (190) de base de < 1 x 10'4 mbar;

• proporcionar (340) una temperatura (200) del sustrato por encima de 50 °C, preferiblemente por encima de 100 °C, incluso más preferiblemente por encima de 150 °C;

• proporcionar (340) una presión (188) de proceso de < 1 x 10'1 mbar al proporcionar (340) una atmósfera protectora a la cámara de proceso de gas argón de grado instrumental antes de la deposición de la capa de adhesión mediante un proceso (240) de deposición en vacío; y

• realizar (350) el proceso (240) de deposición en vacío.

13. Un método para producir (302) un recubrimiento (10) solar selectivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12 en donde el apilamiento (40) absorbente se deposita (320) sobre la capa (30) de adhesión que comprende las acciones de:

• proporcionar (340) una presión (190) de base de < 1 x 10'4 mbar;

• proporcionar (340) una presión (188) de proceso < 1 x 10'1 mbar al proporcionar (340) una atmósfera protectora a la cámara de proceso de gas argón de grado instrumental antes de la deposición de la capa de adhesión mediante un proceso (240) de deposición en vacío; y

• realizar (350) el proceso (240) de deposición en vacío utilizando al menos un gas reactivo seleccionado del grupo formado por: oxígeno de grado instrumental, nitrógeno de grado instrumental y utilizando una presión parcial del (de los) gas(es) reactivo(s) de 1 x 10'6 a 5 x 10'4 mbar, preferiblemente en el intervalo de 5 x 10'6 a 1 x 10'4 mbar, incluso más preferiblemente en el intervalo de 1 x 10'5 a 5 x 10'5 mbar.

14. Un método para producir (302) un recubrimiento (10) solar selectivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 13 en donde el apilamiento (60) antirreflexión se deposita (320) sobre el apilamiento (40) absorbente que comprende las acciones de:

• proporcionar (340) una presión (190) de base de < 1 x 10'4 mbar;

• proporcionar (340) una presión (188) de proceso < 1 x 10-1 mbar al proporcionar (340) una atmósfera protectora a la cámara de proceso de gas argón de grado instrumental antes de la deposición de la capa de adhesión mediante un proceso (240) de deposición en vacío; y

• realizar (350) el proceso (240) de deposición en vacío utilizando al menos un gas reactivo seleccionado del grupo formado por: oxígeno de grado instrumental, nitrógeno de grado instrumental y utilizando una presión parcial del (de los) gas(es) reactivo(s) de 1 x 10-6 a 5 x 10-4 mbar, preferiblemente en el intervalo de 5 x 10-6 a 1 x 10-4 mbar, incluso más preferiblemente en el intervalo de 1 x 10-5 a 5 x 10-5 mbar.

15. Un método para producir (302) un recubrimiento (10) solar selectivo según la reivindicación 7 mediante un proceso (240) de deposición en vacío que comprende las acciones de:

• el grabado iónico (228) de la superficie (210) del sustrato con una pistola (250) de iones utilizando una presión (188) de proceso en el intervalo de 1 x 10-5 bar a 5 x 10-2 bar, y gas argón como gas de ionización;

• proporcionar una temperatura (200) del sustrato por encima de los 100 °C;

• la pulverización catódica (260) para la deposición de la capa (30) de adhesión que comprende una capa metálica compuesta por molibdeno y titanio, utilizando una presión (188) de proceso en el intervalo de 1 x 10-3 bar a 1 x 10-2 bar, y argón como gas de pulverización catódica;

• la pulverización catódica (260) para la deposición de la capa de nitruro de aluminio y titanio utilizando una presión (188) de proceso en el intervalo de 1 x 10-3 a bar 1 x 10-2 bar, argón como gas de pulverización catódica, y nitrógeno como gas reactivo utilizando una presión parcial del gas reactivo en el intervalo de 1 x 10-6 a 5 x 10-4 mbar, preferiblemente en el intervalo de 5 x 10-6 a 1 x 10-4 mbar, incluso más preferiblemente en el intervalo de 1 x 10-5 a 5 x 10-5 mbar; y

• la pulverización catódica (260) para la deposición de la capa de nitruro(s) de silicio utilizando una presión (188) de proceso en el intervalo de 1 x 10-3 bar a 1 x 10-2 bar, argón como gas de pulverización catódica, y nitrógeno como gas reactivo utilizando una presión parcial del gas reactivo en el intervalo de 1 x 10-6 a 5 x 10-4 mbar, preferiblemente en el intervalo de 5 x 10-6 a 1 x 10-4 mbar, incluso más preferiblemente en el intervalo de 1 x 10-5 a 5 x 10-5 mbar.