WO2012172148A1 - Recubrimiento absorbente selectivo a la radiación visible e infrarroja y su procedimiento de obtención - Google Patents

Recubrimiento absorbente selectivo a la radiación visible e infrarroja y su procedimiento de obtención Download PDF

Info

Publication number
WO2012172148A1
WO2012172148A1 PCT/ES2012/070444 ES2012070444W WO2012172148A1 WO 2012172148 A1 WO2012172148 A1 WO 2012172148A1 ES 2012070444 W ES2012070444 W ES 2012070444W WO 2012172148 A1 WO2012172148 A1 WO 2012172148A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
metal
coating
vis
barrier layer
Prior art date
Application number
PCT/ES2012/070444
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eva Maria CÉSPEDES MONTOYA
Carlos Andrés PRIETO DE CASTRO
Ramón ESCOBAR GALINDO
José Angel SÁNCHEZ GARCÍA
Original Assignee
Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) filed Critical Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic)
Priority to US14/126,495 priority Critical patent/US20140144426A1/en
Priority to EP12800248.2A priority patent/EP2722612A4/en
Publication of WO2012172148A1 publication Critical patent/WO2012172148A1/es

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00—Details of absorbing elements
    • F24S70/20—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/225—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption for spectrally selective absorption
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/322—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer only coatings of metal elements only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • C23C28/3455—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer with a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxide, ZrO2, rare earth oxides or a thermal barrier system comprising at least one refractory oxide layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00—Details of absorbing elements
    • F24S70/20—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/25—Coatings made of metallic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00—Details of absorbing elements
    • F24S70/30—Auxiliary coatings, e.g. anti-reflective coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the present invention is focused on the energy production sector by means of solar thermal power plants. More specifically, it refers to a coating especially suitable for use in steel tubes used in solar thermal collectors. As a result of the coating properties, efficiency in solar energy collection is improved, maximizing the capture of visible light and minimizing the emission of heat in the steel tubes that contain the heat-carrying fluid to the turbine of the plant thermal
  • the present invention is directed to the composition and complete structure of a solar absorbent coating with improvement of the low emission of heat radiation (above approximately 1000 nm) operating in the medium-high temperature range (100 ° C-600 ° C).
  • the invention also relates to the method of manufacturing said coating, as well as its use as a selective solar absorbent.
  • Selective coatings can be used either in air collectors for domestic applications where a temperature around 100 ° C is reached, or in vacuum collectors for electrical power generation applications. The latter are carried out at high temperatures (at least 400 ° C) so that the role of the coating is decisive in the balance between the energy that reaches the collector and that the collector is able to take advantage of.
  • a steel tube is heated through which a heat-carrying liquid flows which is ultimately responsible for transforming thermal energy into mechanical and, through a turbine, into electrical.
  • the performance of this conversion is higher at high temperatures, which implies, in addition to the concentration of solar radiation on the tubes by parabolic mirrors, that an excellent balance between the energy collected and emitted at the working temperature must be available.
  • This effect is achieved by depositing selective coatings that are capable of maintaining their properties at the desired operating temperature, so the chemical stability of the structure that forms the coating is of great importance.
  • absorptivity a
  • emissivity ⁇
  • a coating will be all the more effective the larger it is and the smaller ⁇ . It must be taken into account that the efficiency in the generation of electrical energy increases with the working temperature of the solar collectors; Therefore, the selective coating must have useful values of y ⁇ without undergoing degradation at high temperatures. In particular, ⁇ is especially significant in high temperature applications, since emission losses increase with the fourth power of the absolute temperature.
  • the selective absorbent coating is composed of a metallic layer that provides the characteristics of low emissivity in the IR, one or several layers of ceramic materials doped with metallic elements or "cermets" that act as absorbing layers of solar radiation and a layer of ceramic material that acts as an anti-reflective layer. All of them report very acceptable values of absorptivity, but not in terms of their emissivity values, giving rise to a selectivity ratio / ⁇ ⁇ 10.
  • cermets formed by any of the following metals have been described: Cu, Ni, Co, Pt, Cr, Mo, W, Al or Ag; and as ceramic matrix the following compounds: SiO, S1O 2 , AI 2 O 3 , A1N or MgO.
  • a layer of a material with very good transparent qualities such as the following oxides: Cr 2 0 3 , Mo0 3 , WO x , HfO x or S1O 2 , where said layer acts as an anti-reflective layer.
  • the cermet must be deposited on a metal that acts efficiently as an infrared mirror, which is usually achieved with Ag, Cu, Al, Au or Pt.
  • This patent also includes the use of cermets formed by oxynitrides.
  • the object of the present invention is a new selective absorbent coating for visible and infrared radiation (VIS-IR) with good absorbance properties and, above all, low emissivity. These improved properties to operate at medium and high temperature allow the coating of the invention to be applied, among other possibilities, to the heat absorbing tubes that are part of the parabolic collectors of solar thermal power plants.
  • VIS-IR visible and infrared radiation
  • This coating consists of a composite material (called CERMET) characterized in that it comprises at least one metal selected from a group consisting of Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta and Pd, or any of its alloys and a ceramic comprising an oxygen-free nitride of at least one metal selected from a group consisting of silicon, aluminum and chromium, as well as any combination thereof.
  • CERMET composite material
  • Said coating is characterized in that it is especially effective when placed on a metallic reflective layer of IR that is comprised between two barrier layers.
  • Said IR reflective metallic layer is especially effective when it is formed by Ag, Au, Al, Cu, Ti or Pt and is on a first barrier layer created by the oxidation of the surface layer of the substrate on which the coating is deposited. and under a second anti-diffusion barrier layer created by surface oxidation or passivation of the Ag, Au, Al, Cu, Ti or Pt layer.
  • the cermet formed by an oxygen-free nitride and, on the other, the second anti-diffuser barrier formed by an oxide make possible the chemical stability of the coating at very high temperatures. This is because this barrier prevents against degradation of the IR reflective layer and against the degradation of the cermet. It should be emphasized that this characteristic is only possible when the barrier layer is formed by an oxide and the cermet by an oxygen-free nitride, so that there is no source of oxygen within the coating itself.
  • the oxidation of the surface layer thereof may preferably consist of thermal oxidation.
  • the substrate on which the coating is deposited can be a glass or metal selected from any type of steel, copper, zinc and aluminum, or any of its alloys.
  • the coating is also especially effective when placed between the metallic IR reflective layer and under another anti-reflective layer formed by at least one nitride of at least one metal selected from silicon, aluminum and chromium, as well as any of its combinations.
  • said coating is capable of withstanding heat treatments in vacuum to temperatures of 600 ° C or in air up to 300 ° C without any degradation being observed.
  • the samples, after being treated at 600 ° C, have values between 0.90 and 0.93 and ⁇ between 0.03 and 0.06, which represents a great improvement over the coatings currently used.
  • This stability at high temperatures allows the described coating to be used in steel tubes containing heat-carrying fluids at temperatures above 400 ° C, such as the oils currently used, as well as molten salts that can operate at higher temperatures.
  • the corresponding ⁇ emissivity can be calculated, which results in values of ⁇ ° ⁇ between 0.03 and 0.07 and ⁇ 6 ⁇ ° ⁇ between 0.04 and 0.10.
  • the barrier layer created by the surface oxidation of the IR reflective metal layer is of particular importance in obtaining low emissivity values. It must be continuous and with a homogeneous thickness. Additionally, to avoid further deterioration of the IR mirror, there should be no other oxygen reserve within the coating itself that acts as an oxidizing agent at high temperatures. In this sense, it is very convenient that the solar radiation absorbing cermet does not contain oxygen. For this reason, the use of oxides and oxinitrides is likely to be a cause of the loss of effectiveness of the IR mirror.
  • a UV-VIS absorbent layer formed by at least one metal selected from a group consisting of Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta and Pd, or any of its alloys, and by a ceramic comprising a nitride of at least one metal selected from a group consisting of silicon, aluminum and chromium, as well as any of its combinations.
  • the total thickness of the absorbent layer is between 10 and 500 nm, with a thickness between 20 and 100 nm being preferable.
  • said absorbent layer may comprise at least two films with different metal content.
  • each of these films has a multilayer structure, for which the deposit of the metal and the ceramic is preferably carried out sequentially, repeating the process until reaching the desired thickness.
  • the object of the invention is also a process for obtaining the described coating.
  • this process comprises: (a) obtaining at least a first anti-diffusion barrier layer by oxidation of the surface layer of the substrate on which the coating is deposited; (b) depositing an IR reflective metal layer on said first anti-diffusion barrier layer, wherein said IR reflective metal layer comprises at least one metallic element selected from a group consisting of Au, Ag, Al, Cu, Ti and Pt, as well like any of its combinations; (c) obtaining at least a second anti-diffusion barrier layer on the IR reflective metal layer by means of an oxygen passivation process of the IR reflecting metal layer; (d) forming an absorbent structure in the UV-VIS on said second anti-diffusion barrier layer; and (e) depositing an anti-reflective dielectric layer in the UV-VIS on the absorbent structure in the UV-VIS by depositing at least one metal selected from a group consisting of silicon, aluminum and chrome, as well as any of its combinations.
  • the formation of the absorbent structure in the UV-VIS can be carried out in two different ways.
  • the first consists of a process of successive deposition of films formed by at least one metal selected from a group consisting of silicon, aluminum and chromium, as well as any combination thereof, by means of a vapor deposition technique under a nitrogen atmosphere, as well as by a technique of vapor deposition in an inert atmosphere of films of at least one metal selected from a group consisting of Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta Pd and W, as well as any combination thereof .
  • the second consists of a simultaneous deposition process by means of a vapor phase deposition technique under a nitrogen atmosphere to form a homogeneous layer formed by the same elements as those mentioned above.
  • Fig. 1 represents a diagram of the cross-sectional section of a coating as described in the present invention on a substrate.
  • Fig. 2 shows the reflectance value obtained with the coating of example 1, together with the spectrum of solar radiation collected on the earth's surface and the ideal emission of a body at a temperature of 550 ° C.
  • Fig. 3 shows the reflectance value obtained with the coating of example 2, together with the spectrum of solar radiation collected on the earth's surface and the ideal emission of a body that is at a temperature of 450 ° C.
  • Fig. 4 shows the reflectance value obtained with the coating of example 3, together with the spectrum of solar radiation collected on the earth's surface and the ideal emission of a body at a temperature of 600 ° C.
  • Fig. 5 shows the value of the reflectance obtained with the coating of example 2 (S4), in comparison with the reflectance obtained by a coating in which the second anti-diffuser barrier layer has been obtained by oxygen passivation of the reflective metal layer IR composed of silver (S5).
  • Fig. 6 shows the reflectance value obtained with the coating in which the second anti-diffusion barrier layer has been obtained by oxygen passivation of the IR reflective metal layer (S22), compared to a coating in which instead of the passivation of the silver layer, a small layer of thickness between 3 and 5 nm of silicon oxide has been deposited as a barrier layer (S23).
  • the coating object of the invention is applied to the metal tubes intended to be placed in parabolic collectors.
  • Said tubes comprise inside a fluid that transports the heat collected to a turbine to convert thermal energy into electrical energy.
  • the selective coating is characterized in that it comprises:
  • an IR reflecting metallic layer (3) composed of a metallic element selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Cu, Ti and Pt, as well as any of its combinations;
  • an absorber structure in the UV-VIS deposited on the second barrier barrier layer (4) which is formed by a first film (5) and a second film (6) of a cermet with different concentrations of a metal selected from a group consisting of in Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta and Pd, or any of its alloys, and a ceramic comprising a nitride of a metal selected from aluminum, silicon or chromium or a mixture thereof and, finally,
  • an anti-reflective dielectric layer in the UV-VIS (7) formed by a nitride of at least one metal selected from a group consisting of silicon, aluminum and chromium, as well as any combination thereof.
  • the tube used as support (1) must have, preferably in the case of steel, a surface roughness of less than 1 ⁇ .
  • the growth of an oxide layer with a thickness of between 10 and 200 nm occurs, which acts as the first anti-diffusion barrier layer (2), also reducing the surface roughness of the substrate (1) and thus improving the optical properties of the metallic reflective layer of IR (3) or IR mirror deposited on this layer.
  • the tube is introduced into a vacuum chamber in order to deposit the following layers that form the coating by some vapor phase deposition technique, such as sputtering or sputtering.
  • a suitable residual vacuum should preferably have a pressure less than 10 x 4 mbar.
  • the metallic reflective layer of IR (3) is constituted with the deposit of one of the metals of the group gold, silver, platinum, aluminum, copper or titanium, by sputtering, preferably, silver.
  • This layer is deposited in an argon atmosphere at a pressure between lxl0 ⁇ 3 mbar and 1 mbar, preferably between 5xl0 ⁇ 3 mbar and lxlO -1 mbar, to achieve a thickness between 10 nm and 500 nm, and preferably, when the metal is silver, between 100 nm and 250 nm.
  • the second anti-diffuser barrier layer (4) is obtained by passivation of the IR reflective metal layer (3) in order to inhibit the reactivity associated with a freshly prepared metal layer on which a new film must then be deposited.
  • oxygen is flowed into the vacuum chamber at a partial pressure between lxl0 ⁇ 4 mbar and 10 3 mbar preferably at 5xl0 ⁇ 2 mbar, until a layer formed by oxygen and the metal that makes up the IR reflective layer with thicknesses is achieved between 0.2 nm and 20 nm, with a preferred thickness equal to or less than 2 nm.
  • the absorbent structure in the UV-VIS constitutes the absorbing layer of visible light, and is formed by at least a first film (5) and a second cermet film (6) with different concentrations of a metal of the Pt group, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta and Pd, or any of its alloys, and of the ceramic comprising an oxygen-free nitride of a metal selected from aluminum, silicon or chrome or a mixture of them. Both films can be prepared in two different ways.
  • the cermet is deposited in the form of a multilayer, thanks to the sequential spraying of the metal of the group Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta and Pd by sputtering with argon and the metal of the aluminum group, silicon or chromium by sputtering reactive with argon and nitrogen to form the corresponding nitride.
  • the other form of preparation is by the simultaneous deposition of a metal of the group Pt, Mo, W, Zr, Nb, Ta and Pd and another of the group of aluminum, silicon or chromium by nitrogen reactive sputtering.
  • both groups of metals make it possible to form the nitride corresponding to the metals of the second group and not the possible nitrides of the first group, so it is deposited by co -sputtering a cermet composed of metal and a nitride of the second group of metals.
  • the partial pressure of nitrogen in the chamber must be between lxl0 ⁇ 5 mbar and 1 mbar and more specifically between 4xl0 ⁇ 3 mbar and lxlO -1 mbar and the partial pressure of oxygen must be less than lxl0 ⁇ 4 mbar so that the metal of the deposited aluminum, silicon or chromium group reacts with the nitrogen to form a layer of Al x N y , Si x N y or Cr x N and with a ratio y / x between 1 and 2 and preferably between 1.2 and 1.4 when it comes to silicon nitride.
  • composition (or metal fraction of the cermet) of each of the films that form the absorbent structure is controlled by the average relative thicknesses (in the case of multilayers) or by the relative powers applied to the cathodes (in the case of co -sputtering) of the metal deposits of the group Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta Pd and W and of the nitride of the metals of the aluminum, silicon or chromium group.
  • the thickness of the metal deposits must be between 0.1 nm and 10 nm, while the thickness of the nitride must be between 1 nm and 50 nm ;
  • the thickness of the nitride must be between 1 nm and 50 nm ;
  • co-sputtering There are no limitations in the case of co-sputtering. Good absorptive values are obtained when the first film (5) (closest to the IR reflective metal layer (3)) has a metal fraction by volume between 10% and 60% and the second film (6) has a metal fraction between 5% and 50%.
  • the metal fractions by volume thereof are preferably comprised between 20% and 50% for the first film (5), and between 10% and 30% for the second film (6).
  • each of the films can have thicknesses between 5 nm and 250 nm and preferably between 10 nm and 100 nm. More preferably, these thicknesses should be between 15 nm and 50 nm for high temperature applications, in order to decrease the emissivity of the coating.
  • the thickness of the cermet in the absorbent structure in the UV-VIS is between 10 nm and 500 nm.
  • the anti-reflective dielectric layer in the VIS (7) is intended to reflect the lower intensity of light that reaches the absorbent layer, which is why it is called the anti-reflective layer.
  • this layer is formed by depositing one of the metals of the aluminum, silicon or chromium group, or its alloys, by sputtering with a partial nitrogen pressure between 10 ⁇ 5 mbar and 1 mbar and a partial pressure of oxygen less than lxl0 ⁇ 4 mbar to form their nitrides and more specifically between 4xl0 ⁇ 3 mbar and lxl0 ⁇ 2 mbar so that the metal of the deposited aluminum, silicon or chromium group reacts with the nitrogen to form a layer of Al x N and , Si x N y o Cr x N y with a ratio y / x between 1 and 2 and preferably between 1.2 and 1.4.
  • the thickness of this layer is between 10 nm and 500 nm, and preferably between 20
  • the preferred embodiment of the coatings deposited on steel was heated in an oven with a vacuum of approximately 1 ⁇ Obar. After this process, the samples were characterized spectrophotometrically showing absorptive values between 0.90 and 0.93 for a direct solar spectrum of reference 1.5 AM, within a wavelength range between 300 nm and 1000 nm.
  • thermal emissivity on the one hand it was measured at 82 ° C by means of an emitter, which performs an integral in the range 3-30 ⁇ and whose uncertainty is ⁇ 0.01, obtaining values between 0.03 and 0.06.
  • the optical reflectivity in the infrared range from 1 ⁇ to 30 ⁇ was characterized, which allows estimating the thermal emissivity at any temperature from said reflectivity and the emission curve of an ideal emitting black body at said temperature of work. In this way, values of 0.03 to 0.06 have been obtained for the temperature of 82 ° C, values of 0.03 to 0.07 for 450 ° C and 0.04 to 0.10 for 550 ° C.
  • emissivity values represent very low thermal radiation energy losses, which is because the selective coating described here allows tuning, at the desired wavelength, of the jump between the low reflectivity in the VIS and the high reflectivity in the IR, which from another point of view allows to design the coating based on the working temperature of the collecting tube. This fact is also responsible for the low absorptivity shown by the coating due to its optimization to obtain a low emissivity when operating at high temperatures. Likewise, it should also be noted that the absorptive and emissivity values achieved are competitive due to the abrupt transition between the VIS and IR zones of the reflectivity curve, which is physically related to the effectiveness of the second anti-diffusion barrier layer (4) . This efficiency is possible thanks to the different chemical properties of the barrier layer, which is an oxide, and the ceramic that forms the cermet of the absorbent structure, which is an oxygen-free nitride.
  • This coating described here shows its usefulness to be applied in the production of tubes solar radiation absorbers with a roughness Ra preferably comprised between 100 nm and 500 nm of glass or a metal selected from any type of steel, copper, zinc or aluminum, or any combination thereof.
  • the transition between the UV-VIS and IR zone can be conveniently displaced for use from room temperature to 600 ° C in order to improve their ratio of selectivity.
  • the AISI-321 steel taken as a substrate (1) polished to a roughness R at 200 nm, is brought to the temperature of 600 ° C in air for 1/2 hour to develop a first oxide barrier layer (2) of oxide mixed iron and chrome that acts as a barrier layer between the steel and the IR reflective metal layer (3) or IR mirror.
  • the roughness of the substrate with the oxide layer is reduced to values of 60-80 nm, which implies an improvement in the optical properties of the IR mirror deposited on said oxide.
  • a metallic reflective layer of IR (3) of 200 nm of silver is deposited in order to serve as an IR mirror, which is carried out by sputtering with argon gas. Once said layer is finished, the existing argon chamber is cleaned and an oxygen stream is passed to a pressure of 5xlCT 2 mbar for 5 minutes in order to passivate the silver and thus achieve a second layer of anti-diffusion barrier
  • the absorbent layer can be deposited to visible radiation.
  • a double cermet has been deposited: The first film
  • the first film (5) of the cermet three bilayers formed each by 3 nm of silicon nitride and 2 nm of molybdenum have been successively deposited. It has begun by depositing the silicon nitride film by sputtering silicon under nitrogen atmosphere to achieve the reaction, followed by sputtering molybdenum by means of inert argon gas.
  • the second film (6) of the cermet four bilayers each formed by 4 nm silicon nitride and 1 nm molybdenum films have been successively deposited. It has begun by depositing the silicon nitride film by sputtering silicon under nitrogen atmosphere to achieve the reaction, followed by sputtering molybdenum by means of inert argon gas.
  • a 27 nm thickness of an anti-reflective dielectric layer has been deposited in the UV-VIS (7) of silicon nitride by means of sputtering of silicon under a nitrogen atmosphere to achieve complete nitriding.
  • This coating has been optically characterized in order to determine solar absorptivity and thermal emissivity. For this, a spectroscopic study has been carried out in the UV-VIS-IR range that covers the entire range of the solar spectrum and also the range of wavelengths emitted by bodies at typical operating temperatures in solar collectors. In Fig. 2 the reflectance obtained for a coating such as the one described above is shown and in which, for comparison, it has been also represented the solar spectrum and the characteristic emission of a black body at the temperature of 550 ° C.
  • the value obtained for absorptivity when calculating between 300 nm and 1000 nm is 0.93.
  • the emissivity value is 0.03 (evaluated between 1 ⁇ and 30 ⁇ ), which gives a selectivity factor of 31.
  • the emissivity value calculated at 550 ° C is 0.04, which means a selectivity factor of 23.
  • Example 2
  • the AISI-321 steel taken as a substrate (1) polished to a roughness Ra of 200 nm, is carried at a temperature of 600 ° C in air for 1/2 hour to develop a first mixed oxide diffuser barrier layer (2) of iron and chrome that acts as a barrier layer between the steel and the metallic reflective layer of IR (3) or IR mirror.
  • a metallic reflective layer of IR (3) of 200 nm of silver is deposited in order to serve as an IR mirror, which is carried out by sputtering with argon gas. Once said layer is finished, the chamber of the existing argon is cleaned and an oxygen current is passed at a pressure of 5 x 10 ⁇ 2 mbar for 5 minutes in order to passivate the silver and thus achieve a second barrier layer against the diffuser
  • the absorbent layer can be deposited to visible radiation, in this example a double cermet has been deposited.
  • the cermet deposited in this example has a metal fraction by volume of 40% and the second film (6) of the cermet a metal fraction by volume equal to 20%.
  • the first film (5) of the cermet ten bilayers formed each by 3 nm of silicon nitride and 2 nm of molybdenum have been successively deposited. It has begun by depositing the silicon nitride film by sputtering silicon under nitrogen atmosphere to achieve the reaction, followed by the sputtering of molybdenum by inert argon gas.
  • the second film (6) of the cermet ten bilayers each consisting of 4 nm silicon nitride and 1 nm molybdenum films have been successively deposited. It has begun by depositing the silicon nitride film by sputtering silicon under nitrogen atmosphere to achieve the reaction, followed by sputtering molybdenum by means of inert argon gas.
  • a thickness of 80 nm of an anti-reflective dielectric layer has been deposited in the UV-VIS (7) of silicon nitride by means of sputtering of silicon under a nitrogen atmosphere to achieve complete nitriding.
  • This coating has been characterized in order to determine solar absorptivity and thermal emissivity. For this, a spectroscopic study has been carried out in the UV-VIS-IR range that covers the entire range of the solar spectrum and also the range of wavelengths emitted by bodies at typical operating temperatures in solar collectors. In Fig. 3 the reflectance obtained for a coating such as the one described above is shown and in which, for comparison, the solar spectrum and the characteristic emission of a black body at a temperature of 450 ° C have also been represented.
  • the value obtained for the absorptivity when the calculation is made between 300 nm and 1000 nm is 0.91.
  • the emissivity value is 0.05 (evaluated between 1 ⁇ and 30 ⁇ ), which gives a selectivity factor of 18.
  • the emissivity value calculated at 450 ° C is 0.08, which is a factor of selectivity of 11.4.
  • the AISI-321 steel taken as a substrate (1) polished to a roughness Ra of 200 nm, is carried at a temperature of 600 ° C in air for 1/2 hour to develop a first mixed oxide diffuser barrier layer (2) of iron and chrome that It acts as a barrier layer between the steel and the IR reflective metal layer (3) or IR mirror.
  • a metallic reflective layer of IR (3) of 200 nm of silver is deposited in order to serve as an IR mirror, which is carried out by sputtering with argon gas. Once said layer is finished, the chamber of the existing argon is cleaned and an oxygen stream is passed at a pressure of 5x10 ⁇ 2 mbar for 5 minutes in order to passivate the silver and thus achieve a second barrier layer against the diffuser
  • the absorbent layer can be deposited to visible radiation.
  • a double cermet has been deposited.
  • the deposited cermet has a metal fraction in volume of 35% and the second film (6) of the cermet, a fraction of metal in volume equal to 20%.
  • a 50 nm layer formed of molybdenum and silicon nitride with an atomic molybdenum content of 35% has been deposited by co-sputtering. Simultaneous deposition of molybdenum and silicon was carried out by sputtering in a nitrogen atmosphere.
  • a 50 nm layer formed of molybdenum and silicon nitride with an atomic molybdenum content of 20% has been deposited by co-sputtering. Simultaneous deposition of molybdenum and silicon was carried out by sputtering in a nitrogen atmosphere.
  • a thickness of 60 nm of an anti-reflective dielectric layer has been deposited in the UV-VIS (7) of silicon nitride by means of sputtering of silicon under a nitrogen atmosphere.
  • This coating has been characterized in order to determine solar absorptivity and thermal emissivity. For this, a spectroscopic study has been carried out in the UV-VIS-IR range that covers the entire range of the solar spectrum and also the range of wavelengths emitted by bodies at Typical operating temperatures in solar collectors. In Fig. 4 the reflectance obtained for a coating such as the one described above is shown and in which, for comparison, the solar spectrum and the characteristic emission of a black body at a temperature of 600 ° C have also been represented.
  • the value obtained for the absorptivity when the calculation is made between 300 nm and 1700 nm is 0.95.
  • the emissivity value is 0.03 (evaluated between 1 ⁇ and 30 ⁇ ), which gives a selectivity factor of 18.
  • the emissivity value calculated at 600 ° C is 0.12, which is a factor of selectivity of 7.9 at this temperature.
  • Table 1 shows the results of the comparison between both coatings.
  • the emissivity value of the sample S22 is not as good as that of S5 (because the thickness of the last layer of S3N4 is not optimal) it can be seen that the introduction of this small layer of S1O 2 changes strongly The value of the issue.
  • Table 2 shows the results of the comparison between both coatings.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

La presente invención se refiere a un recubrimiento absorbente selectivo a la radiación visible e infrarroja que comprende: (a) una primera capa barrera antidifusora (2); (b) una capa metálica reflectante de IR (3) de al menos un elemento metálico seleccionado de un grupo que consiste en Au, Ag, Al, Cu Ti y Pt; (c) al menos una segunda capa barrera antidifusora (4) formada por la oxidación de la capa (3); (d) una estructura absorbente en el UV-VIS que comprende al menos una primera película (5) y una segunda película (6) de cermet, que a su vez comprende una fracción metálica de un metal seleccionado entre Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta y Pd, o cualquiera de sus aleaciones, y una cerámica que comprende un nitruro libre de oxígeno constituida por un óxido metálico metal seleccionado entre aluminio, silicio y cromo; y (e) una capa dieléctrica antirreflectante en el UV-VIS que comprende un nitruro de al menos un metal seleccionado entre silicio, aluminio y cromo. Es asimismo objeto de la invención el procedimiento de obtención de dicho recubrimiento y su uso en colectores de energía solar térmica.

Description

RECUBRIMIENTO ABSORBENTE SELECTIVO A LA RADIACION VISIBLE
E INFRARROJA Y SU PROCEDIMIENTO DE OBTENCION
Sector de la técnica
La presente invención se encuentra enfocada al sector de la producción de energía mediante centrales solares térmicas. Más concretamente, se refiere a un recubrimiento especialmente adecuado para su empleo en tubos de acero utilizados en colectores de energía solar térmica. Como consecuencia de las propiedades del recubrimiento, se logra mejorar la eficiencia en la recolección de energía solar, maximizando la captación de luz visible y minimizando la emisión de calor en los tubos de acero que contienen el fluido portador del calor hasta la turbina de la central térmica.
De este modo, la presente invención se dirige a la composición y estructura completa de un recubrimiento absorbente solar con mejora de la baja emisión de radiación de calor (por encima de aproximadamente 1000 nm) operando en el rango de media-alta temperatura ( 100°C-600°C) . La invención también se refiere al método de fabricación de dicho recubrimiento, así como a su uso como absorbente selectivo solar .
Estado de la técnica
El desarrollo de recubrimientos selectivos con el objetivo de aumentar la eficiencia de los colectores solares térmicos es tema de investigación desde hace algunos años. Sus características óptimas consisten idealmente en la absorción total de la radiación solar que llega a la superficie terrestre (rango ultravioleta-visible, UV-VIS) o, lo que es lo mismo, la ausencia de reflexión de la luz visible y, al mismo tiempo, en la opacidad a la radiación emitida por el cuerpo calentado (denominada radiación del cuerpo negro y que se sitúa en el rango infrarrojo, IR), es decir, la reflexión de la luz infrarroja. Se debe hacer notar que la optimización simultánea de estos dos conceptos sólo es posible gracias a que los efectos de absorción y emisión se producen en longitudes de onda diferentes, por lo que se requiere un recubrimiento con una transición entre los regímenes UV-VIS e IR lo más abrupta posible.
Los recubrimientos selectivos se pueden utilizar ya sea en colectores situados al aire para aplicaciones domésticas en las que se alcanza una temperatura alrededor de 100°C, o bien en colectores situados en vacío para aplicaciones de generación de energía eléctrica. Estas últimas se realizan a altas temperaturas (de al menos 400°C) por lo que el papel del recubrimiento resulta decisivo en el balance entre la energía que llega al colector y la que el colector es capaz de aprovechar .
Típicamente, en este tipo de colectores para generación de energía se calienta un tubo de acero por el que fluye un líquido portador del calor que finalmente es el encargado de transformar la energía térmica en mecánica y, mediante una turbina, en eléctrica. El rendimiento de esta conversión es mayor a altas temperaturas, lo que implica, además de la concentración de la radiación solar sobre los tubos mediante espejos parabólicos, que se debe disponer de un excelente balance entre la energía recogida y emitida a la temperatura de trabajo. Este efecto se consigue mediante el depósito de recubrimientos selectivos que sean capaces de mantener sus propiedades a la temperatura de operación deseada, por lo que es de gran importancia la estabilidad química de la estructura que forma el recubrimiento.
Para esta aplicación se han descrito diversas alternativas en cuanto a la naturaleza de los recubrimientos. Los diferentes tipos de recubrimiento permiten su elección en función de las necesidades específicas de cada aplicación. Además de los aspectos económicos, la elección del recubrimiento está determinada por las magnitudes físicas características del mismo, evaluadas a la temperatura de trabajo. Sin embargo, debido a procesos de oxidación, la degradación de los recubrimientos es habitual a temperaturas superiores a 500°C.
Por otro lado, ante la imposibilidad de producir un recubrimiento ideal que absorbiese el 100% de la radiación incidente y que emitiese el 0% del calor generado, se definen dos magnitudes denominadas absortividad (a) y emisividad (ε) para la evaluación de la eficiencia de los recubrimientos absorbentes selectivos. Estas magnitudes se pueden entender como el porcentaje de radiación absorbida respecto a la incidente y el porcentaje de radiación infrarroja emitida con respecto a un emisor ideal. Concretamente, se define como la relación entre la energía que llega al tubo respecto a la que llega a la superficie del recubrimiento; y ε como la relación entre la energía emitida por el tubo colector a la temperatura de trabajo respecto a la energía emitida por un cuerpo emisor ideal a la misma temperatura. Por todo ello, un recubrimiento será tanto más eficaz cuanto mayor sea y menor sea ε. Se debe tener en cuenta que la eficiencia en la generación de energía eléctrica aumenta con la temperatura de trabajo de los colectores solares; por lo que el recubrimiento selectivo debe presentar valores útiles de y ε sin sufrir degradación a altas temperaturas. En particular, ε es especialmente significativo en aplicaciones a altas temperaturas, ya que las pérdidas por emisión aumentan con la cuarta potencia de la temperatura absoluta.
Existen antecedentes de recubrimientos absorbentes selectivos, entre los que cabe destacar los descritos en las patentes US2008/0121225 (ES2317796A1 ) o ES2316321B2. En ellas, el recubrimiento absorbente selectivo se compone de una capa metálica que proporciona las características de baja emisividad en el IR, una o varias capas de materiales cerámicos dopados con elementos metálicos o "cermets" que actúan como capas absorbentes de la radiación solar y una capa de material cerámico que actúa como capa antirreflectante . Todas ellas reportan valores muy aceptables de absortividad, pero no así en cuanto a sus valores de emisividad, dando lugar a una relación de selectividad /ε < 10.
En particular, se han descrito una gran cantidad de recubrimientos selectivos que utilizan cermets formados por alguno de los siguientes metales: Cu, Ni, Co, Pt, Cr, Mo, W, Al ó Ag; y como matriz cerámica los siguientes compuestos: SiO, S1O2, AI2O3, A1N ó MgO. Para mejorar la eficacia de estos cermets, deben ser cubiertos con una capa de un material con muy buenas cualidades transparentes como los siguientes óxidos: Cr203, Mo03, WOx, HfOx ó S1O2, donde dicha capa actúa como capa antirreflectante . Adicionalmente, el cermet debe ser depositado sobre un metal que actúe eficientemente como espejo infrarrojo, lo que normalmente se consigue con Ag, Cu, Al, Au ó Pt.
Una de las últimas patentes referidas a recubrimientos para aplicaciones de alta temperatura (US2008/0121225) está basada en un doble cermet basado en óxidos como M0-AI2O3. De esta forma, el recubrimiento completo compuesto por un reflector IR de plata, un absorbente formado por dos capas de Μο:Αΐ2θ3, cada una de ellas con diferente concentración de Mo, y una capa antirreflectante formada por S1O2, tiene valores de =0.96 y ε=0.1 a una temperatura de 550°C. Ello equivale a una relación de selectividad α/ε=9.6, que es de la que finalmente depende el nivel de aprovechamiento de la energía que llega al tubo de acero.
Otra solución actual (ES 2316321) está basada en cermets formados por Mo-SiA10x y Ni-SiA10x depositados por sputtering con unos resultados que muestran valores de a/
Figure imgf000006_0001
0.15 y
Figure imgf000006_0002
respectivamente, a 400°C, con lo que se obtiene unas relaciones de selectividad de α/ε=6.5 y α/ε=12.2 a 400°C. En esta patente también se incluye el uso de cermets formados por oxinitruros.
Breve descripción de la invención
El objeto de la presente invención consiste en un nuevo recubrimiento absorbente selectivo a la radiación visible e infrarroja (VIS-IR) con buenas propiedades de absorbancia y, sobre todo, de baja emisividad. Estas propiedades mejoradas para operar a media y alta temperatura permiten que el recubrimiento de la invención pueda ser aplicado, entre otras posibilidades, en los tubos absorbentes del calor que forman parte de los colectores parabólicos de las centrales solares térmicas.
Este recubrimiento consta de un material compuesto (denominado CERMET) caracterizado porque comprende al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta y Pd, o cualquiera de sus aleaciones y una cerámica que comprende un nitruro libre de oxigeno de al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en silicio, aluminio y cromo, asi como cualquiera de sus combinaciones. Dicho recubrimiento se caracteriza porque resulta especialmente eficaz cuando se coloca sobre una capa metálica reflectante de IR que se encuentra comprendida entre dos capas barrera.
Dicha capa metálica reflectante de IR resulta especialmente efectiva cuando está formada por Ag, Au, Al, Cu, Ti ó Pt y se encuentra sobre una primera capa barrera creada por la oxidación de la capa superficial del sustrato sobre el que se encuentra depositado el recubrimiento y bajo una segunda capa barrera antidifusora creada por la oxidación superficial o pasivación de la capa de Ag, Au, Al, Cu, Ti ó Pt .
La combinación de ambas características, por un lado, el cermet formado por un nitruro libre de oxígeno y, por otro, la segunda barrera antidifusora formada por un óxido, hacen posible la estabilidad química del recubrimiento a muy altas temperaturas. Ello es así ya que esta barrera previene contra la degradación de la capa reflectante de IR y contra la degradación del cermet. Se debe insistir que esta característica sólo es posible cuando la capa barrera está formada por un óxido y el cermet por un nitruro libre de oxígeno, de manera que no exista una fuente de oxígeno dentro del propio recubrimiento.
En una realización preferida de la invención en la que el sustrato sea metálico, la oxidación de la capa superficial del mismo puede consistir preferentemente en una oxidación térmica.
De manera preferente, el sustrato sobre el que se encuentra depositado el recubrimiento puede ser un vidrio o un metal seleccionado entre cualquier tipo de acero, cobre, cinc y aluminio, o cualquiera de sus aleaciones.
El recubrimiento también resulta especialmente eficaz cuando se coloca entre la capa metálica reflectante de IR y bajo otra capa antirreflectante formada por al menos un nitruro de al menos un metal seleccionado entre silicio, aluminio y cromo, asi como cualquiera de sus combinaciones.
En estas condiciones, con el presente recubrimiento es posible obtener valores de entre 0.90 y 0.93 y de ε entre 0.03 y 0.06, lo que supone una relación α/ε entre 15 y 31, claramente mejor que en los casos anteriormente descritos en la técnica.
Adicionalmente, dicho recubrimiento es capaz de soportar tratamientos térmicos en vacio hasta temperaturas de 600°C o en aire hasta 300°C sin que se observe degradación alguna. Las muestras, después de ser tratadas a 600°C, presentan valores de entre 0.90 y 0.93 y de ε entre 0.03 y 0.06, lo que representa una gran mejora respecto a los recubrimientos usados en la actualidad.
Esta estabilidad a altas temperaturas permite que el recubrimiento descrito sea utilizado en tubos de acero que contienen fluidos portadores del calor a temperaturas superiores a 400°C, como los aceites usados en la actualidad, asi como las sales fundidas que pueden operar a mayores temperaturas. Para la utilización del recubrimiento a estas temperaturas se puede calcular la emisividad ε correspondiente, lo que da lugar a valores de εοο°ο entre 0.03 y 0.07 y ε6οο °ο entre 0.04 y 0.10.
La capa barrera creada por la oxidación superficial de la capa metálica reflectante de IR es de especial importancia en la obtención de valores bajos de emisividad. Debe ser continua y con un grosor homogéneo. Adicionalmente, para evitar un deterioro posterior del espejo IR, no debe existir otra reserva de oxigeno dentro del propio recubrimiento que a altas temperaturas actúe como agente oxidante. En este sentido, es muy conveniente que el cermet absorbente de la radiación solar no contenga oxigeno. Por este motivo, la utilización de óxidos y oxinitruros es susceptible de ser una causa de la pérdida de eficacia del espejo IR.
En cuanto al grosor de la capa metálica reflectante de IR, dicho grosor se encuentra comprendido preferentemente entre 10 nm y 500 nm, y más preferentemente entre 100 nm y 250 nm. Para obtener unos buenos valores de absortividad y emisividad es muy adecuada una capa absorbente en el UV-VIS formada por al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta y Pd, o cualquiera de sus aleaciones, y por una cerámica que comprende un nitruro de al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en silicio, aluminio y cromo, asi como cualquiera de sus combinaciones. En una realización particular en la que el metal sea molibdeno y el nituro sea nitruro de silicio, el grosor total de la capa absorbente se encuentra comprendido entre 10 y 500 nm, siendo preferible un grosor entre 20 y 100 nm. En una realización preferida de la invención, dicha capa absorbente puede comprender al menos dos películas con diferente contenido de metal.
Con objeto de preservar el carácter metálico del metal que forma el cermet, es preferible que cada una de estas películas tenga una estructura multicapa, para lo que el depósito del metal y de la cerámica se lleva a cabo preferentemente de manera secuencial, repitiendo el proceso hasta alcanzar el grosor deseado.
Es asimismo objeto de la invención un procedimiento para la obtención del recubrimiento descrito. De manera general, este procedimiento comprende: (a) obtener al menos una primera capa barrera antidifusora mediante la oxidación de la capa superficial del sustrato sobre la que se encuentra depositado el recubrimiento; (b) depositar una capa metálica reflectante de IR sobre dicha primera capa barrera antidifusora, donde dicha capa metálica reflectante de IR comprende al menos un elemento metálico seleccionado de un grupo que consiste en Au, Ag, Al, Cu, Ti y Pt, así como cualquiera de sus combinaciones; (c) obtener al menos una segunda capa barrera antidifusora sobre la capa metálica reflectante de IR mediante un proceso de pasivación con oxígeno de la capa metálica reflectante de IR; (d) formar una estructura absorbente en el UV-VIS sobre dicha segunda capa barrera antidifusora; y (e) depositar una capa dieléctrica antirreflectante en el UV-VIS sobre la estructura absorbente en el UV-VIS mediante el depósito de al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en silicio, aluminio y cromo, asi como cualquiera de sus combinaciones .
La formación de la estructura absorbente en el UV-VIS se puede llevar a cabo de dos maneras diferentes. La primera consiste en un procedimiento de depósito sucesivo de películas formadas por al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en silicio, aluminio y cromo, así como cualquiera de sus combinaciones, mediante una técnica de depósito en fase vapor en atmósfera de nitrógeno, así como mediante una técnica de depósito en fase vapor en atmósfera inerte de películas de al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta Pd y W, así como cualquiera de sus combinaciones. La segunda consiste en un procedimiento de depósito simultáneo mediante una técnica de depósito en fase vapor en atmósfera de nitrógeno para formar una capa homogénea formada por los mismos elementos que los citados anteriormente .
Finalmente, es un objeto adicional de la invención el uso de un recubrimiento según ha sido descrito en tubos de acero destinados a ser colocados en colectores parabólicos de energía solar térmica, así como en tubos de vidrio o metálicos para colectores solares destinados a otras aplicaciones.
Breve descripción de las figuras
La Fig. 1 representa un esquema de la sección de un corte transversal de un recubrimiento como el descrito en la presente invención sobre un sustrato.
La Fig. 2 muestra el valor de la reflectancia obtenida con el recubrimiento del ejemplo 1, junto con el espectro de radiación solar recogida en la superficie terrestre y la emisión ideal de un cuerpo que se encuentra a la temperatura de 550°C.
La Fig. 3 muestra el valor de la reflectancia obtenida con el recubrimiento del ejemplo 2, junto con el espectro de radiación solar recogida en la superficie terrestre y la emisión ideal de un cuerpo que se encuentra a la temperatura de 450°C. La Fig. 4 muestra el valor de la reflectancia obtenida con el recubrimiento del ejemplo 3, junto con el espectro de radiación solar recogida en la superficie terrestre y la emisión ideal de un cuerpo que se encuentra a la temperatura de 600°C.
La Fig. 5 muestra el valor de la reflectancia obtenida con el recubrimiento del ejemplo 2 (S4), en comparación con la reflectancia obtenida por un recubrimiento en el que la segunda capa barrera antidifusora se ha obtenido por pasivación con oxigeno de la capa metálica reflectante de IR compuesta por plata (S5) .
La Fig. 6 muestra el valor de la reflectancia obtenida con el recubrimiento en el que la segunda capa barrera antidifusora se ha obtenido por pasivación con oxigeno de la capa metálica reflectante de IR (S22), en comparación con un recubrimiento en el que en lugar de la pasivación de la capa de plata, se ha depositado una pequeña capa de grosor comprendido entre 3 y 5 nm de óxido de silicio como capa barrera (S23) .
En las figuras anteriores, las referencias numéricas corresponden a las siguientes partes y elementos:
(1) Sustrato
(2) Primera capa barrera antidifusora
(3) Capa metálica reflectante de IR
(4) Segunda capa barrera antidifusora
(5) Primera película (de la estructura absorbente en el UV-VIS)
(6) Segunda película (de la estructura absorbente en el UV-VIS)
(7) Capa dieléctrica antirreflectante en el UV-VIS.
Descripción detallada de la invención
A continuación se describe una realización preferida de la invención, con referencia a las figuras que acompañan a esta descripción. En esta realización particular, el recubrimiento objeto de la invención es aplicado en los tubos metálicos destinados a ser colocados en colectores parabólicos. Dichos tubos comprenden en su interior un fluido que transporta el calor recogido hasta una turbina para convertir la energía térmica en energía eléctrica.
De este modo, en una realización preferida de la invención, el recubrimiento selectivo se caracteriza porque comprende :
una primera capa barrera antidifusora (2) de al menos un óxido de los elementos químicos que constituyen el sustrato, donde dicha capa es producida por oxidación térmica de la capa superficial del tubo o sustrato (1) sobre el que se deposita el recubrimiento;
una capa metálica reflectante de IR (3) compuesta por un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en Au, Ag, Al, Cu, Ti y Pt, así como cualquiera de sus combinaciones ;
una segunda capa barrera antidifusora (4) formada por la oxidación controlada de la capa metálica reflectante de IR (3) ;
una estructura absorbente en el UV-VIS depositada sobre la segunda capa barrera antidifusora (4) que está formada por una primera película (5) y una segunda película (6) de un cermet con concentraciones diferentes de un metal seleccionado de un grupo que consiste en Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta y Pd, o cualquiera de sus aleaciones, y una cerámica que comprende un nitruro de un metal seleccionado entre aluminio, silicio o cromo o una mezcla de ellos y, finalmente,
una capa dieléctrica antirreflectante en el UV-VIS (7) formada por un nitruro de al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en silicio, aluminio y cromo, así como cualquiera de sus combinaciones.
El proceso que se describe a continuación produce unos recubrimientos que dan lugar a valores de absortividad entre 0.90 y 0.93 y de emisividad entre 0.03 y 0.06; los cuales resultan estables después de un tratamiento térmico en vacío a 600 °C.
El tubo empleado como soporte (1) debe presentar, preferiblemente en el caso del acero, una rugosidad superficial inferior a 1 μπι. En primer lugar, se realiza un tratamiento de oxidación en aire a una temperatura de al menos 600°C durante un tiempo de al menos 1/2 hora. En este proceso se produce el crecimiento de una capa de óxido con un grosor de entre 10 y 200 nm, la cual actúa como primera capa barrera antidifusora (2), reduciendo igualmente la rugosidad superficial del sustrato (1) y mejorando asi las propiedades ópticas de la capa metálica reflectante de IR (3) o espejo IR depositado sobre esta capa.
Posteriormente, el tubo es introducido en una cámara de vacio con objeto de depositar las siguientes capas que forman el recubrimiento mediante alguna técnica de depósito en fase vapor, como pulverización catódica o sputtering. Un vacio residual adecuado debe tener preferiblemente una presión menor de lxl0~4 mbar.
La capa metálica reflectante de IR (3) se constituye con el depósito de uno de los metales del grupo oro, plata, platino, aluminio, cobre o titanio, mediante sputtering, preferiblemente, plata. Esta capa se deposita en atmósfera de argón a una presión entre lxl0~3 mbar y 1 mbar, preferiblemente entre 5xl0~3 mbar y lxlO-1 mbar, para conseguir un grosor entre 10 nm y 500 nm, y preferiblemente, cuando el metal es plata, entre 100 nm y 250 nm.
La segunda capa barrera antidifusora (4) se obtiene mediante la pasivación de la capa metálica reflectante de IR (3) con objeto de inhibir la reactividad asociada a una capa metálica recién preparada sobre la que a continuación se debe depositar una nueva película. Para este objetivo se hace fluir oxígeno en la cámara de vacío a una presión parcial entre lxl0~4 mbar y 103 mbar preferiblemente a 5xl0~2 mbar, hasta conseguir una capa formada por oxígeno y el metal que compone la capa reflectante IR con grosores comprendidos entre 0.2 nm y 20 nm, siendo un grosor preferido igual o inferior a 2 nm.
La estructura absorbente en el UV-VIS constituye la capa absorbente de la luz visible, y está formada por, al menos, una primera película (5) y una segunda película (6) de cermet con concentraciones diferentes de un metal del grupo Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta y Pd, o cualquiera de sus aleaciones, y de la cerámica que comprende un nitruro sin oxígeno de un metal seleccionado entre aluminio, silicio o cromo ó una mezcla de ellos. Ambas películas se pueden preparar de dos formas diferentes. En una de ellas, el cermet queda depositado en forma de multicapa, gracias a la pulverización secuencial del metal del grupo Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta y Pd mediante sputtering con argón y del metal del grupo de aluminio, silicio o cromo mediante sputtering reactivo con argón y nitrógeno para formar el nitruro correspondiente. La otra forma de preparación es mediante el depósito simultáneo de un metal del grupo Pt, Mo, W, Zr, Nb, Ta y Pd y de otro del grupo de aluminio, silicio o cromo mediante sputtering reactivo con nitrógeno. Aún en las mismas condiciones de ambiente de nitrógeno, las diferentes características químicas de ambos grupos de metales hacen posible que se forme el nitruro correspondiente a los metales del segundo grupo y no así los posibles nitruros del primer grupo, por lo que se deposita mediante co-sputtering un cermet compuesto por metal y un nitruro del segundo grupo de metales. Durante el depósito de este nitruro, la presión parcial de nitrógeno en la cámara debe estar entre lxl0~5 mbar y 1 mbar y más concretamente entre 4xl0~3 mbar y lxlO-1 mbar y la presión parcial de oxígeno debe ser menor de lxl0~4 mbar para que el metal del grupo aluminio, silicio o cromo depositado reaccione con el nitrógeno para formar una capa de AlxNy, SixNy o CrxNy con una relación y/x comprendida entre 1 y 2 y preferiblemente entre 1.2 y 1.4 cuando se trata de nitruro de silicio.
La composición (o fracción metálica del cermet) de cada una de las películas que forman la estructura absorbente se controla mediante los grosores relativos promedio (en el caso de las multicapas) o mediante las potencias relativas aplicadas en los cátodos (en el caso de co-sputtering) de los depósitos del metal del grupo Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta Pd y W y del nitruro de los metales del grupo aluminio, silicio o cromo. Con objeto de que la película constituya un cermet, en el caso de la preparación de multicapas, el grosor de los depósitos del metal debe estar comprendido entre 0.1 nm y 10 nm, mientras que el grosor del nitruro debe estar entre 1 nm y 50 nm; no existiendo limitaciones en el caso de co-sputtering. Unos buenos valores de absortividad se obtienen cuando la primera película (5) (la más cercana a la capa metálica reflectante de IR (3) ) tiene una fracción metálica en volumen entre 10% y 60% y la segunda película (6) tiene una fracción metálica entre 5% y 50%. En una realización preferida en la que el cermet sea de molibdeno y nitruro de silicio, las fracciones metálicas en volumen del mismo se encuentran preferentemente comprendidas entre un 20% y un 50% para la primera película (5), y entre un 10% y un 30% para la segunda película (6) . Por otro lado, cada una de las películas puede presentar grosores entre 5 nm y 250 nm y preferentemente entre 10 nm y 100 nm. Más preferiblemente, estos grosores deben estar entre 15 nm y 50 nm para aplicaciones a alta temperatura, con objeto de disminuir la emisividad del recubrimiento.
De manera preferente, el grosor del cermet en la estructura absorbente en el UV-VIS se encuentra comprendido entre 10 nm y 500 nm.
La capa dieléctrica antirre lectante en el VIS (7) tiene por objeto reflejar la menor intensidad de luz que llega a la capa absorbente, por lo que se denomina capa antirreflectante . En la presente invención, esta capa se forma mediante el depósito de uno de los metales del grupo aluminio, silicio o cromo, o sus aleaciones, por pulverización catódica con una presión parcial de nitrógeno entre lxl0~5 mbar y 1 mbar y una presión parcial de oxígeno menor de lxl0~4 mbar para formar sus nitruros y más concretamente entre 4xl0~3 mbar y lxl0~2 mbar para que el metal del grupo aluminio, silicio o cromo depositado reaccione con el nitrógeno para formar una capa de AlxNy, SixNy o CrxNy con una relación y/x comprendida entre 1 y 2 y preferiblemente entre 1.2 y 1.4. El grosor de esta capa se encuentra comprendido entre 10 nm y 500 nm, y preferiblemente entre 20 nm y 100 nm.
Con objeto de la caracterización de las propiedades de los recubrimientos, la realización preferida de los recubrimientos depositados sobre acero se calentó en un horno con vacío de aproximadamente lxl O- mbar. Después de este proceso, las muestras se caracterizaron espectrofotométricamente mostrando valores de absortividad entre 0.90 y 0.93 para un espectro solar directo de referencia 1.5 AM, dentro de un rango de longitudes de onda entre 300 nm y 1000 nm.
En cuanto a la emisividad térmica, por un lado fue medida a 82°C mediante un emisómetro, que efectúa una integral en el rango 3-30 μπι y cuya incertidumbre es de ± 0.01, obteniéndose valores entre 0.03 y 0.06. Por otro lado, se caracterizó la reflectividad óptica en el rango infrarrojo desde 1 μπι hasta 30 μπι, lo que permite estimar la emisividad térmica a cualquier temperatura a partir de dicha reflectividad y de la curva de emisión de un cuerpo negro emisor ideal a dicha temperatura de trabajo. De esta manera, se han obtenido valores de 0.03 a 0.06 para la temperatura de 82°C, valores de 0.03 a 0.07 para 450°C y de 0.04 a 0.10 para 550°C.
Estos valores de emisividad representan unas pérdidas de energía por radiación térmica muy bajas, lo que es debido a que el recubrimiento selectivo aquí descrito permite la sintonizción, en la longitud de onda deseada, del salto entre la baja reflectividad en el VIS y la alta reflectividad en el IR, lo que desde otro punto de vista permite diseñar el recubrimiento en función de la temperatura de trabajo del tubo colector. Este hecho también es responsable de la baja absortividad mostrada por el recubrimiento debido a su optimización para obtener una baja emisividad al operar a altas temperaturas. Asimismo, cabe destacar además, que los valores de absortividad y emisividad alcanzados resultan competitivos debido a la transición abrupta entre las zonas VIS e IR de la curva de reflectividad, lo que físicamente está relacionado con la eficacia de la segunda capa barrera antidifusora (4) . Dicha eficacia es posible gracias a las diferentes propiedades químicas de la capa barrera, que es un óxido, y de la cerámica que forma el cermet de la estructura absorbente, que es un nitruro libre de oxígeno.
Este recubrimiento aquí descrito, aún con pequeñas variaciones, objeto de un posterior análisis, muestra su utilidad para ser aplicado en la producción de tubos absorbentes de radiación solar con una rugosidad Ra comprendida preferentemente entre 100 nm y 500 nm de vidrio o de un metal seleccionado entre cualquier tipo de acero, cobre, cinc o aluminio, o cualquiera de sus combinaciones.
Por otra parte, como consecuencia de las características ópticas finales del recubrimiento, es posible su adecuación a la temperatura de trabajo elegida. En este sentido, de acuerdo con la naturaleza de las capas y grosor de las mismas, la transición entre la zona de UV-VIS e IR puede ser desplazada convenientemente para su uso desde temperatura ambiente hasta 600°C con objeto de mejorar su relación de selectividad.
Ejemplos de realización de la invención
Los ejemplos que a continuación se describen, no deben entenderse sólo como una limitación del alcance de la invención. Por el contrario, la presente invención trata de cubrir todas las alternativas, variantes, modificaciones y equivalencias que puedan incluirse dentro del espíritu y el alcance del objeto de invención.
Ejemplo 1.
El acero AISI-321, tomado como sustrato (1) pulido hasta una rugosidad Ra de 200 nm, se lleva a la temperatura de 600°C en aire durante 1/2 hora para desarrollar una primera capa barrera antidifusora (2) de óxido mixto de hierro y cromo que actúa como capa barrera entre el acero y la capa metálica reflectante de IR (3) o espejo IR. La rugosidad del sustrato con la capa de óxido se reduce a valores de 60-80 nm, lo que implica una mejora de las propiedades ópticas del espejo IR depositado sobre dicho óxido.
A continuación, una vez enfriado se introduce en una cámara con un vacío mejor que 2xl0~6 mbar con el fin de depositar capas con técnicas de depósito en fase vapor.
Se deposita una capa metálica reflectante de IR (3) de 200 nm de plata con objeto de servir de espejo IR, lo que se realiza mediante pulverización catódica con gas de argón. Una vez terminada dicha capa, se limpia la cámara del argón existente y se hace pasar una corriente de oxígeno a una presión de 5xlCT2 mbar durante 5 minutos con objeto de pasivar la plata y asi conseguir una segunda capa barrera antidifusora
(4) que consiste en una capa rica en plata y oxigeno.
Una vez estabilizado el espejo IR se puede proceder a depositar la capa absorbente a la radiación visible. En este ejemplo se ha depositado un doble cermet: La primera película
(5) del cermet depositado en este ejemplo tiene una fracción metálica en volumen de 40% y la segunda película (6) del cermet tiene una fracción de metal en volumen igual a 20%.
En la primera película (5) del cermet se han depositado sucesivamente tres bicapas formadas cada una de ellas por 3 nm de nitruro de silicio y 2 nm de molibdeno. Se ha comenzado por depositar la película de nitruro de silicio mediante pulverización catódica de silicio en atmósfera de nitrógeno para conseguir la reacción, seguido de la pulverización catódica de molibdeno mediante gas inerte de argón.
En la segunda película (6) del cermet se han depositado sucesivamente cuatro bicapas formadas cada una de ellas por películas de 4 nm de nitruro de silicio y de 1 nm de molibdeno. Se ha comenzado por depositar la película de nitruro de silicio mediante pulverización catódica de silicio en atmósfera de nitrógeno para conseguir la reacción, seguido de la pulverización catódica de molibdeno mediante gas inerte de argón.
A continuación, se ha depositado un grosor de 27 nm de una capa dieléctrica antirre lectante en el UV-VIS (7) de nitruro de silicio mediante pulverización catódica de silicio en atmósfera de nitrógeno para conseguir su completa nitruración.
Este recubrimiento ha sido caracterizado ópticamente con el objetivo de determinar la absortividad solar y la emisividad térmica. Para ello, se ha realizado un estudio espectroscópico en el rango UV-VIS- IR que cubre todo el rango del espectro solar y también el rango de longitudes de onda emitidas por cuerpos a temperaturas típicas de operación en colectores solares. En la Fig. 2 se ha representado la reflectancia obtenida para un recubrimiento como el anteriormente descrito y en la que, para comparación, se ha representado también el espectro solar y la emisión característica de un cuerpo negro a la temperatura de 550°C.
El valor obtenido para la absortividad cuando se efectúa el cálculo entre 300 nm y 1000 nm es de 0.93. Por otro lado, el valor de la emisividad es de 0.03 (evaluada entre 1 μπι y 30 μπι) , lo que da un factor de selectividad de 31. El valor de la emisividad calculado a 550°C es de 0.04, lo que supone un factor de selectividad de 23. Ejemplo 2.
El acero AISI-321, tomado como sustrato (1) pulido hasta una rugosidad Ra de 200 nm, se lleva a la temperatura de 600 °C en aire durante 1/2 hora para desarrollar una primera capa barrera antidifusora (2) de óxido mixto de hierro y cromo que actúa como capa barrera entre el acero y la capa metálica reflectante de IR (3) o espejo IR.
A continuación, una vez enfriado se introduce en una cámara con un vacío mejor que 2xl0~6 mbar con el fin de depositar capas con técnicas de depósito en fase vapor.
Se deposita una capa metálica reflectante de IR (3) de 200 nm de plata con objeto de servir de espejo IR, lo que se realiza mediante pulverización catódica con gas de argón. Una vez terminada dicha capa, se limpia la cámara del argón existente y se hace pasar una corriente de oxígeno a una presión de 5xl0~2 mbar durante 5 minutos con objeto de pasivar la plata y así conseguir una segunda capa barrera antidifusora
(4) que consiste en una capa rica en plata y oxígeno.
Una vez estabilizado el espejo IR se puede proceder a depositar la capa absorbente a la radiación visible, en este ejemplo se ha depositado un doble cermet. La primera película
(5) del cermet depositado en este ejemplo tiene una fracción metálica en volumen del 40% y la segunda película (6) del cermet una fracción de metal en volumen igual a 20%.
En la primera película (5) del cermet se han depositado sucesivamente diez bicapas formadas cada una de ellas por 3 nm de nitruro de silicio y 2 nm de molibdeno. Se ha comenzado por depositar la película de nitruro de silicio mediante pulverización catódica de silicio en atmósfera de nitrógeno para conseguir la reacción, seguido de la pulverización catódica de molibdeno mediante gas inerte de argón.
En la segunda película (6) del cermet se han depositado sucesivamente diez bicapas formadas cada una de ellas por películas de 4 nm de nitruro de silicio y de 1 nm de molibdeno. Se ha comenzado por depositar la película de nitruro de silicio mediante pulverización catódica de silicio en atmósfera de nitrógeno para conseguir la reacción, seguido de la pulverización catódica de molibdeno mediante gas inerte de argón.
A continuación, se ha depositado un grosor de 80 nm de una capa dieléctrica antirre lectante en el UV-VIS (7) de nitruro de silicio mediante pulverización catódica de silicio en atmósfera de nitrógeno para conseguir su completa nitruración.
Este recubrimiento ha sido caracterizado con el objetivo de determinar la absortividad solar y la emisividad térmica. Para ello, se ha realizado un estudio espectroscópico en el rango UV-VIS-IR que cubre todo el rango del espectro solar y también el rango de longitudes de onda emitidas por cuerpos a temperaturas típicas de operación en colectores solares. En la Fig. 3 se ha representado la reflectancia obtenida para un recubrimiento como el anteriormente descrito y en la que, para comparación, se ha representado también el espectro solar y la emisión característica de un cuerpo negro a la temperatura de 450°C.
El valor obtenido para la absortividad cuando se efectúa el cálculo entre 300 nm y 1000 nm es de 0.91. Por otro lado, el valor de la emisividad es de 0.05 (evaluada entre 1 μπι y 30 μπι) , lo que da un factor de selectividad de 18. El valor de emisividad calculado a 450°C es de 0.08, lo que supone un factor de selectividad de 11.4.
Ejemplo 3.
El acero AISI-321, tomado como sustrato (1) pulido hasta una rugosidad Ra de 200 nm, se lleva a la temperatura de 600°C en aire durante 1/2 hora para desarrollar una primera capa barrera antidifusora (2) de óxido mixto de hierro y cromo que actúa como capa barrera entre el acero y la capa metálica reflectante de IR (3) o espejo IR.
A continuación, una vez enfriado, se introduce en una cámara con un vacio mejor que 2xlCT6 mbar, con el fin de depositar capas con técnicas de depósito en fase vapor.
Se deposita una capa metálica reflectante de IR (3) de 200 nm de plata con objeto de servir de espejo IR, lo que se realiza mediante pulverización catódica con gas de argón. Una vez terminada dicha capa, se limpia la cámara del argón existente y se hace pasar una corriente de oxigeno a una presión de 5xl0~2 mbar durante 5 minutos con objeto de pasivar la plata y asi conseguir una segunda capa barrera antidifusora
(4) que consiste en una capa rica en plata y oxigeno.
Una vez estabilizado el espejo IR se puede proceder a depositar la capa absorbente a la radiación visible. En este ejemplo, se ha depositado un doble cermet. La primera película
(5) del cermet depositado tiene una fracción metálica en volumen del 35% y la segunda película (6) del cermet, una fracción de metal en volumen igual a 20%.
En la primera película (5) del cermet se ha depositado mediante co-sputtering una capa de 50 nm formada por molibdeno y nitruro de silicio con un contenido atómico de molibdeno del 35%. El depósito simultáneo de molibdeno y silicio se realizó mediante pulverización catódica en atmósfera de nitrógeno.
En la segunda película (6) del cermet se ha depositado mediante co-sputtering una capa de 50 nm formada por molibdeno y nitruro de silicio con un contenido atómico de molibdeno del 20%. El depósito simultáneo de molibdeno y silicio se realizó mediante pulverización catódica en atmósfera de nitrógeno.
A continuación, se ha depositado un grosor de 60 nm de una capa dieléctrica antirreflectante en el UV-VIS (7) de nitruro de silicio mediante pulverización catódica de silicio en atmósfera de nitrógeno.
Este recubrimiento ha sido caracterizado con el objetivo de determinar la absortividad solar y la emisividad térmica. Para ello, se ha realizado un estudio espectroscópico en el rango UV-VIS-IR que cubre todo el rango del espectro solar y también el rango de longitudes de onda emitidas por cuerpos a temperaturas típicas de operación en colectores solares. En la Fig. 4 se ha representado la reflectancia obtenida para un recubrimiento como el anteriormente descrito y en la que, para comparación, se ha representado también el espectro solar y la emisión característica de un cuerpo negro a la temperatura de 600°C.
El valor obtenido para la absortividad cuando se efectúa el cálculo entre 300 nm y 1700 nm es de 0.95. Por otro lado, el valor de la emisividad es de 0.03 (evaluada entre 1 μπι y 30 μπι) , lo que da un factor de selectividad de 18. El valor de emisividad calculado a 600°C es de 0.12, lo que supone un factor de selectividad de 7.9 a esta temperatura.
Ejemplo 4.
En este ejemplo se llevó a cabo una comparación entre dos recubrimientos selectivos (S4 y S5) . El recubrimiento S4 corresponde a un recubrimiento obtenido de acuerdo al método descrito en el ejemplo 2 y el recubrimiento S5 corresponde al mismo recubrimiento S4, con la diferencia de que en S5 se ha pasivado la capa de plata con un flujo de oxígeno.
En la tabla 1 se muestran los resultados de la comparación entre ambos recubrimientos.
Tabla 1
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000023_0001
Ejemplo 5.
En este ejemplo se llevó a cabo una comparación entre un recubrimiento S22 en el que la segunda capa barrera antidifusora se ha obtenido por pasivación con oxigeno de la capa metálica reflectante de IR y un recubrimiento en el que en lugar de la pasivación de la capa de plata, se ha depositado una pequeña capa de grosor comprendido entre 3 y 5 nm de óxido de silicio como capa barrera, para intentar mejorar la adherencia.
Aunque el valor de la emisividad de la muestra S22 no es tan bueno como el de S5 (debido a que el grosor de la última capa de SÍ3N4 no es el óptimo) se puede ver que la introducción de esta pequeña capa de S1O2 cambia fuertemente el valor de la emitancia.
En la tabla 2 se muestran los resultados de la comparación entre ambos recubrimientos.
Tabla 2
Capas Grosor
Rec . Estructura
depositadas (nm)
Ag (RF) +
220
pasiv O2
SÍ3N4/M0- fMo=40; [SÍ3N4 3nm/MO 2nm] l0
53 = 0.90
S22 HMVF + SÍ3N4 3nm ε = 0.09
SÍ3N4/M0- fMo=20; [SÍ3N4 4nm/MO 1
54
LMVF nm] 10 + SI3N4 4nm
SÍ3N4 35 Ag (RF) 220 Sin pasivar
Si02 3-5 nm
SÍ3N4/M0- fMo=40; [SÍ3N4 3nm/MO 2nm]l0
53 = 0.92 HMVF + SÍ3N4 3nm ε = 0.20
SÍ3N4/M0- fMo=20; [SÍ3N4 4nm/MO 1
54
LMVF nm] 10 + SI3N4 4nm
SÍ3N4 35

Claims

Reivindicaciones
1. Recubrimiento absorbente selectivo a la radiación visible e infrarroja caracterizado por que comprende:
(a) al menos una primera capa barrera antidifusora (2) obtenida por un proceso de oxidación de la capa superficial del sustrato (1) sobre la que se encuentra depositado el recubrimiento;
(b) una capa metálica reflectante de IR (3) situada sobre dicha primera capa barrera antidifusora (2) y que comprende al menos un elemento metálico seleccionado de un grupo que consiste en Au, Ag, Al, Cu, Ti y Pt, asi como cualquiera de sus combinaciones;
(c) al menos una segunda capa barrera antidifusora (4) situada sobre la capa metálica reflectante de IR (3), donde dicha segunda capa barrera antidifusora (4) se encuentra constituida por al menos un óxido metálico obtenido por un proceso de pasivación con oxigeno de la capa metálica reflectante de IR (3);
(d) una estructura absorbente en el UV-VIS situada sobre dicha segunda capa barrera antidifusora (4) y que comprende al menos una primera película (5) y una segunda película (6) de cermet, donde dicho cermet comprende una fracción metálica de al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta y Pd, o cualquiera de sus aleaciones, y una cerámica que comprende un nitruro sin oxígeno de un metal seleccionado entre aluminio, silicio y cromo, así como cualquiera de sus combinaciones; y
(e) una capa dieléctrica antirreflectante en el UV-VIS (7) situada sobre la estructura absorbente en el UV-VIS y que comprende un nitruro de al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en silicio, aluminio y cromo, así como cualquiera de sus combinaciones.
2. Recubrimiento de acuerdo a la reivindicación 1, donde el sustrato (1) sobre el que se encuentra situado el recubrimiento es un vidrio o un metal seleccionado entre cualquier tipo de acero, cobre, cinc y aluminio, o cualquiera de sus aleaciones.
3. Recubrimiento de acuerdo a la reivindicación 1 o 2, donde la primera capa barrera antidifusora (2) comprende al menos un óxido de al menos un elemento químico constitutivo del sustrato ( 1 ) .
4. Recubrimiento de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la capa metálica reflectante de IR (3) presenta un grosor comprendido entre 10 nm y 500 nm.
5. Recubrimiento de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la estructura absorbente en el UV-VIS comprende al menos un cermet con un grosor comprendido entre 10 nm y 500 nm.
6. Recubrimiento de acuerdo a la reivindicación 5, donde el cermet comprende molibdeno y nitruro de silicio, con un valor de la fracción metálica en volumen comprendido entre un 5% y un 60%.
7. Método de obtención de un recubrimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que comprende :
(a) obtener al menos una primera capa barrera antidifusora (2) mediante la oxidación de la capa superficial del sustrato (1) sobre la que se encuentra depositado el recubrimiento;
(b) depositar una capa metálica reflectante de IR (3) sobre dicha primera capa barrera antidifusora (2), donde dicha capa metálica reflectante de IR (3) comprende al menos un elemento metálico seleccionado de un grupo que consiste en Au, Ag, Al, Cu, Ti y Pt, así como cualquiera de sus combinaciones ;
(c) obtener al menos una segunda capa barrera antidifusora (4) sobre la capa metálica reflectante de IR (3) mediante un proceso de pasivación con oxigeno de la capa metálica reflectante de IR (3);
(d) formar una estructura absorbente en el UV-VIS sobre dicha segunda capa barrera antidifusora (4);
(e) depositar una capa dieléctrica antirreflectante en el UV- VIS (7) sobre la estructura absorbente en el UV-VIS mediante el depósito de al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en silicio, aluminio y cromo, asi como cualquiera de sus combinaciones.
8. Método de acuerdo a la reivindicación 7, donde la formación de la estructura absorbente en el UV-VIS sobre dicha segunda capa barrera antidifusora (4) se lleva a cabo por un procedimiento de depósito sucesivo de películas formadas por al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en silicio, aluminio y cromo, así como cualquiera de sus combinaciones, mediante una técnica de depósito en fase vapor en atmósfera de nitrógeno, así como mediante una técnica de depósito en fase vapor en atmósfera inerte de películas de al menos un metal seleccionado de un grupo que consiste en Pt, Cr, Mo, W, Zr, Nb, Ta Pd y W, así como cualquiera de sus combinaciones .
9. Método de acuerdo a la reivindicación 7 u 8, donde la formación de la estructura absorbente en el UV-VIS de la etapa
(d) comprende la preparación de un cermet mediante el depósito secuencial de una cerámica y al menos un metal, repitiendo el proceso hasta alcanzar el grosor deseado.
10. Método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, donde el depósito de la capa dieléctrica antirreflectante en el UV-VIS (7) de la etapa (e) se lleva a cabo mediante una técnica de depósito en fase vapor en atmósfera reactiva con una presión parcial de nitrógeno comprendida entre lxl0~5 mbar y 1 mbar y una presión parcial de oxígeno inferior a lxl0~4 mbar para formar un nitruro libre de oxígeno .
11. Método de acuerdo a la reivindicación 10, donde cuando el metal depositado en la etapa (e) se trata de silicio, la pulverización catódica reactiva se lleva a cabo con una presión parcial de nitrógeno comprendida entre lxlCT3 mbar y 1 mbar, formando una capa de SixNy con una relación y/x comprendida entre 1.2 y 1.4, y donde el grosor de dicha capa se encuentra comprendido entre 10 nm y 500 nm.
12. Método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, donde el recubrimiento es aplicado sobre la superficie exterior de un tubo con una rugosidad Ra comprendida entre 100 nm y 500 nm de vidrio o metal seleccionado entre cualquier tipo de acero, cobre, cinc o aluminio, o cualquiera de sus combinaciones .
13. Método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, donde la primera capa barrera antidifusora (2) presenta un grosor comprendido entre 10 y 200 nm.
14. Método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13, donde la capa metálica reflectante de IR (3) presenta un grosor comprendido entre 10 nm y 500 nm, siendo depositado mediante una técnica de depósito en fase vapor.
15. Método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 14, donde el grosor de la segunda capa barrera antidifusora (4) es inferior o igual a 2 nm.
16. Método de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 15, donde la estructura absorbente en el UV-VIS comprende el depósito mediante una técnica de depósito en fase vapor de al menos un cermet con un grosor comprendido entre 10 y 500 nm y con un valor de la fracción metálica en volumen comprendido entre 5% y 60%.
17. Método de acuerdo a la reivindicación 16, donde el depósito del metal seleccionado entre silicio, aluminio y cromo que comprende la estructura absorbente en el UV-VIS y la capa dieléctrica antirreflectante en el UV-VIS (7) tiene lugar al tiempo que se suministra nitrógeno en un ambiente libre de oxigeno correspondiente a una presión parcial de oxigeno inferior a lxlCT4 mbar.
18. Uso de un recubrimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para su depósito sobre soportes de vidrio o metal utilizados en colectores de energía solar térmica .
19. Uso de un recubrimiento, de acuerdo con la reivindicación 18, donde dichos soportes consisten en tubos de vidrio o de un metal seleccionado entre cobre, cinc y aluminio, o cualquiera de sus combinaciones, por los que circula un fluido a una temperatura comprendida entre ambiente y 300°C.
20. Uso de un recubrimiento, de acuerdo a la reivindicación 18, donde dichos soportes consisten en tubos de acero y donde los colectores de energía solar térmica consisten en colectores parabólicos de energía solar térmica en los que el tubo de acero se encuentra en condiciones de vacío con una presión parcial de oxígeno inferior a lxlO-1 mbar.
21. Uso de un recubrimiento, de acuerdo a la reivindicación 20, caracterizado porque comprende la circulación en el interior de dichos tubos de acero de un fluido a una temperatura comprendida entre 300°C y 600°C.
PCT/ES2012/070444 2011-06-16 2012-06-15 Recubrimiento absorbente selectivo a la radiación visible e infrarroja y su procedimiento de obtención WO2012172148A1 (es)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/126,495 US20140144426A1 (en) 2011-06-16 2012-06-15 Covering that selectively absorbs visible and infrared radiation, and method for the production thereof
EP12800248.2A EP2722612A4 (en) 2011-06-16 2012-06-15 COVERAGE FOR THE SELECTIVE ABSORBTION OF VISIBLE AND INFRARED RADIATION AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ESP201131009 2011-06-16
ES201131009 2011-06-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012172148A1 true WO2012172148A1 (es) 2012-12-20

Family

ID=47356582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2012/070444 WO2012172148A1 (es) 2011-06-16 2012-06-15 Recubrimiento absorbente selectivo a la radiación visible e infrarroja y su procedimiento de obtención

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20140144426A1 (es)
WO (1) WO2012172148A1 (es)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013112532A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-21 Von Ardenne Gmbh Strahlungsabsorber zum Absorbieren elektromagnetischer Strahlung, Solarabsorber-Anordnung, und Verfahren zum Herstellen eines Strahlungsabsorbers
WO2015115883A1 (es) 2014-01-29 2015-08-06 Energia, Suministros E Instalaciones, S.A. De C.V. Recubrimiento absorbente selectivo de la radiación y su proceso de obtención a temperatura ambiente
CN105387641A (zh) * 2015-12-24 2016-03-09 中国科学院兰州化学物理研究所 以表面织构化金属Mo作为吸收层的耐高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
EP2995882A4 (en) * 2013-05-07 2016-12-28 Toyota Jidoshokki Kk ELEMENT FOR SOLAR THERMAL CONVERSION ,. COATING FOR SOLAR THERMAL CONVERSION, DEVICE FOR SOLAR THERMAL CONVERSION AND SOLAR THERMAL GENERATOR DEVICE
WO2018115565A1 (es) * 2016-12-22 2018-06-28 Consejo Superior De Investigaciones Científicas Recubrimiento solar selectivo
ES2701573R1 (es) * 2017-01-24 2019-03-13 Nano Frontier Tech Co Ltd Película colectora térmica para generación de energía solar térmica y método de fabricación de la misma
CN111076434A (zh) * 2019-12-05 2020-04-28 杭州维瑞科技有限公司 一种中高温太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法、集热壳

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101336768B1 (ko) * 2011-07-22 2013-12-16 한국에너지기술연구원 수소 분리막 보호층 및 이의 코팅방법
JP6664377B2 (ja) * 2014-07-25 2020-03-13 エージーシー グラス ユーロップＡｇｃ Ｇｌａｓｓ Ｅｕｒｏｐｅ 装飾用ガラスパネル
EP2977202A1 (fr) * 2014-07-25 2016-01-27 AGC Glass Europe Vitrage chauffant
EP3390025B1 (en) * 2015-12-17 2023-09-06 Alcon Inc. Reusable lens molds and methods of use thereof
EP3410030B1 (en) * 2016-01-29 2021-05-19 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Solar heat collection tube and production method therefor
US11009264B2 (en) 2016-01-29 2021-05-18 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Solar heat collector tube
JP6549491B2 (ja) * 2016-01-29 2019-07-24 株式会社豊田自動織機 太陽熱集熱管
JP6995025B2 (ja) * 2018-08-09 2022-02-04 株式会社豊田自動織機 太陽熱集熱管
CN109099596A (zh) * 2018-09-07 2018-12-28 安徽春升新能源科技有限公司 一种四靶太阳能集热管
JP7221020B2 (ja) * 2018-10-19 2023-02-13 大阪瓦斯株式会社 太陽光選択吸収体
ES2762752A1 (es) * 2018-11-23 2020-05-25 Consejo Superior Investigacion Celula foto-termoelectrica primaria

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030228472A1 (en) * 2002-04-29 2003-12-11 Hoffman Wayne L. Coatings having low emissivity and low solar reflectance
ES2232557T3 (es) * 2000-12-20 2005-06-01 ALANOD ALUMINIUM-VEREDLUNG GMBH &amp; CO. KG Elemento colector solar.
US20070196670A1 (en) * 2006-02-21 2007-08-23 Harish Chandra Barshilia solar selective coating having higher thermal stability useful for harnessing solar energy and a process for the preparation thereof
US20080121225A1 (en) 2006-11-27 2008-05-29 Thomas Kuckelkorn Radiation selective absorber coating for an absorber pipe, absorber pipe with said coating, and method of making same
ES2316321A1 (es) 2008-10-20 2009-04-01 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Recubrimiento absorbente selectivo solar y metodo de fabricacion.

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4261656A (en) * 1979-03-12 1981-04-14 Corning Glass Works Optically clear articles incorporating protective plastic coatings
DE3066595D1 (en) * 1979-08-21 1984-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor stripe filter
JPH08255757A (ja) * 1995-03-15 1996-10-01 Yamaha Corp 半導体装置の製造方法
US6027815A (en) * 1996-11-06 2000-02-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Non-absorbing anti-reflective coated (ARC) reticle using thin dielectric films and method of forming reticle
US6132881A (en) * 1997-09-16 2000-10-17 Guardian Industries Corp. High light transmission, low-E sputter coated layer systems and insulated glass units made therefrom
US6034813A (en) * 1998-08-24 2000-03-07 Southwall Technologies, Inc. Wavelength selective applied films with glare control

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2232557T3 (es) * 2000-12-20 2005-06-01 ALANOD ALUMINIUM-VEREDLUNG GMBH &amp; CO. KG Elemento colector solar.
US20030228472A1 (en) * 2002-04-29 2003-12-11 Hoffman Wayne L. Coatings having low emissivity and low solar reflectance
US20070196670A1 (en) * 2006-02-21 2007-08-23 Harish Chandra Barshilia solar selective coating having higher thermal stability useful for harnessing solar energy and a process for the preparation thereof
US20080121225A1 (en) 2006-11-27 2008-05-29 Thomas Kuckelkorn Radiation selective absorber coating for an absorber pipe, absorber pipe with said coating, and method of making same
ES2317796A1 (es) 2006-11-27 2009-04-16 Schot Ag Recubrimiento absorbente selectivo de la radiacion, tubo absorbente y procedimiento para su fabricacion.
ES2316321A1 (es) 2008-10-20 2009-04-01 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Recubrimiento absorbente selectivo solar y metodo de fabricacion.
ES2316321B2 (es) 2008-10-20 2010-12-14 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Recubrimiento absorbente selectivo solar y metodo de fabricacion.

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2995882A4 (en) * 2013-05-07 2016-12-28 Toyota Jidoshokki Kk ELEMENT FOR SOLAR THERMAL CONVERSION ,. COATING FOR SOLAR THERMAL CONVERSION, DEVICE FOR SOLAR THERMAL CONVERSION AND SOLAR THERMAL GENERATOR DEVICE
US10302334B2 (en) 2013-05-07 2019-05-28 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Sunlight-to-heat converting member, sunlight-to-heat converting stack, sunlight-to-heat converting device, and solar power generating device
DE102013112532A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-21 Von Ardenne Gmbh Strahlungsabsorber zum Absorbieren elektromagnetischer Strahlung, Solarabsorber-Anordnung, und Verfahren zum Herstellen eines Strahlungsabsorbers
WO2015115883A1 (es) 2014-01-29 2015-08-06 Energia, Suministros E Instalaciones, S.A. De C.V. Recubrimiento absorbente selectivo de la radiación y su proceso de obtención a temperatura ambiente
CN105387641A (zh) * 2015-12-24 2016-03-09 中国科学院兰州化学物理研究所 以表面织构化金属Mo作为吸收层的耐高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
WO2018115565A1 (es) * 2016-12-22 2018-06-28 Consejo Superior De Investigaciones Científicas Recubrimiento solar selectivo
ES2701573R1 (es) * 2017-01-24 2019-03-13 Nano Frontier Tech Co Ltd Película colectora térmica para generación de energía solar térmica y método de fabricación de la misma
CN111076434A (zh) * 2019-12-05 2020-04-28 杭州维瑞科技有限公司 一种中高温太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法、集热壳

Also Published As

Publication number Publication date
US20140144426A1 (en) 2014-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012172148A1 (es) Recubrimiento absorbente selectivo a la radiación visible e infrarroja y su procedimiento de obtención
ES2621421T3 (es) Revestimiento absorbedor selectivo a la radiación, tubo absorbedor y procedimiento para su fabricación
EP2722612A1 (en) Covering that selectively absorbs visible and infrared radiation, and method for the production thereof
ES2608031T3 (es) Recubrimiento absorbente selectivo solar y método de fabricación
ES2411711T3 (es) Capas con absorción selectiva de la luz y procedimiento de fabricación
ES2748527T3 (es) Recubrimiento absorbente selectivo para la radiación y tubo absorbente con recubrimiento absorbente selectivo para la radiación
US7909029B2 (en) Radiation selective absorber coating for an absorber pipe, absorber pipe with said coating, and method of making same
ES2661403T3 (es) Material absorbente y panel solar que utiliza dicho material
ES2333827T3 (es) Proceso para fabricar un recubrimiento absorvente basado en sol-gel para la energia solar termoelectrica.
ES2496745T3 (es) Sistema multicapa ópticamente activo para absorción solar
ES2797390T3 (es) Tubo receptor de calor con un tubo de vidrio con revestimiento reflectante de luz infrarroja, procedimiento para fabricar el tubo de vidrio, colector cilindro parabólico con el tubo receptor de calor y uso del colector cilindro parabólico
CN103946645B (zh) 太阳光-热转换构件、太阳光-热转换装置和太阳热发电装置
ES2575746A1 (es) Estructura selectiva solar con autolimpieza resistente a altas temperaturas
WO2014007218A1 (ja) 光選択吸収膜、集熱管および太陽熱発電装置
EP2913604A1 (en) Heat conversion member and heat conversion laminate
WO2013141180A1 (ja) 光選択吸収膜、集熱管、および太陽熱発電装置
ITMI20121572A1 (it) Procedimento per la produzione di un rivestimento otticamente selettivo di un substrato per dispositivi ricevitori solari ad alta temperatura e relativo materiale ottenuto
EP1759031B1 (en) Spectrally selective surface coating of the receiver tube of a solar concentrator, and method for the manufacture thereof
He et al. Efficient solar energy harvesting enabled by high-entropy ceramic nanofilms through a co-sputtering method
ES2657225T3 (es) Recubrimiento de absorción de energía solar, disposición del recubrimiento sobre un sustrato, método para fabricar la disposición y uso de la disposición
ES2816348T3 (es) Miembro de conversión solar-térmica, pila de conversión solar-térmica, dispositivo de conversión solar-térmica y dispositivo de generación de energía solar-térmica
ES2704091T3 (es) Revestimiento multicapa con elevada absorción de la energía solar y baja emisividad térmica, un material compuesto de cermet relativo, un uso del mismo y procedimientos para producirlos
ES2230504T3 (es) Uso de un material de revestimiento superficial en colectores de plantas solares.
ES2912879T3 (es) Material compuesto para un colector solar
Wang Structure, Optical Properties and Thermal Stability of All-Ceramic Solar Selective Absorbing Coatings: A Mini Review

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12800248

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012800248

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14126495

Country of ref document: US