太阳能高温选择性吸收膜的制作方法

专利名称：太阳能高温选择性吸收膜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能高温选择性吸收膜，尤其是一种耐高 温、抗氧化性能强、很好光学效率的太阳光谱吸收膜。
背景技术：
在聚光式太阳能热发电中，太阳能真空集热管的性能是决定发电 效率的重要技术之一。其中太阳光谱选择性吸收膜又是决定真空管集
热管效率的关键因素。优异的太阳能光谱选择性吸收膜在0. 3 2. 5 um波长范围内具有高的吸收率(a)，在2.5 um以上的波长范围具有 较低的发射率(O。 FarooqMO等采用镍掺杂的二氧化硅(Ni-Si02) 金属陶瓷膜作吸收层，Ni在涂层表面的体积比为10%，到底部逐渐变 化为90% ，涂层厚度为100 170 nm，吸收率为0. 96，发射率为0.03 0. 14。章其初等采用掺钼的三氧化二铝(Mo-A1203)金属陶瓷作为 选择性吸收涂层材料，A1203作减反射层，双层Mo_Al203金属陶瓷层作 吸收层，Mo或Cu作反射层，该涂层在350。C下性能稳定，吸收率0. 96， 发射率为0.11。但是这些膜层均不能耐高温(450°C 550°C)，高 温下膜层易脱落和光学性能下降等缺点。

实用新型内容
本实用新型针对上述高温下太阳能选择吸收膜易脱落和光学性 能下降等问题，主要目的在于提供一种耐高温、膜层结合力好、性能 稳定，且光学效果优异的太阳能高温选择性吸收膜。
为实现上述之目的，本发明采取如下技术方案 一种太阳能高温选择性吸收膜，依次由溅射在耐高温基材上的
Mo金属反射层、掺杂Mo金属的Si02吸收层、Si02减反射层及A1203 减反射层构成。
所述基材为管材或板材，系由耐高温的金属或非金属材料制成。 所述掺杂Mo的Si02吸收层为多层状吸收层，其中，Mo金属含量
由内到外依次降低成梯度。
本实用新型优点在于采用具有高红外反射率的Mo金属为反射
层，利于降低吸收膜的发射率；Mo金属掺杂的Si02多层梯度膜为吸收层，具有耐高温、吸收率高的优异性能；而Si02减反射层及A1203 减反射层构成双层结构为减反膜，其中Si02减反射层沉积在吸收层 表面，Al203减反射层沉积在Si02减反射层表面，利于增强吸收层和
减反层之间的结合力和光的透过率，进一步提高吸收率。

图1是本实用新型选择性吸收膜的结构示意图。
具体实施方式

以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步描述。
如图1所示， 一种高温太阳能选择性吸收膜，由基材l、Mo金属 反射层2、 Mo金属掺杂的SiCb吸收层3、 Si02减反射层4和Al203减 反射层5构成，该基材1为耐高温的管材或板材结构，其可由金属或 非金属材料制成；进一步而言，所述掺杂Mo的Si02吸收层为多层状 吸收层，其中，Mo金属含量由内到外依次降低成梯度。
上述反射层2为金属Mo材料，吸收层3为多层Mo-Si02金属陶瓷 膜，减反射层4为Si02增透膜，减反射层5为AU)3增透膜，上述各 反射层2、吸收层3、减反射层4和5均是采用射频溅射方法镀制。
其中，本实用新型吸收膜的制作方法如下-
1、 先将基材l进行预处理可采用物理或化学方法将基材的表 面进行预处理，如抛光、酸洗、水洗和醇洗等，目的在于去除基材表 面的氧化层和其它的脏物，使其表面光滑、洁净。
2、 采用射频磁控溅射法制备Mo金属反射层2，可获得多晶态的 薄膜，该反射层2的厚度控制在200 300nm，具有高的红外反射率。
3、 采用射频磁控溅射法制备Mo金属掺杂的Si02吸收层3 (即 多层Mo-Si02吸收膜)，根据膜层的折射率和消光系数不同，从内到外 多层吸收膜的折射率和消光系数依次降低，形成梯度折射率的吸收 层，从而获得高吸收率的选择性吸收膜，且该吸收层3为纳米晶薄膜， 厚度控制在150 200nm之间。
4、 采用射频磁控溅射法制备Si02减反射层4及A1A减反射层5 二者即构成Si02-Al203双层减反射膜，其中Si02减反射层4沉积在吸 收层3上，八1203减反射层5沉积在Si02减反射层4的表面上，其中 Si02减反射层4厚度为20 30nm，八1203减反射层5的厚度为30 60nm。
所以，本实用新型太阳能选择性吸收膜具有如下优点 1、本实用新型结构稳定利用耐高温的金属为基材，在该基材 上采用射频溅射依次镀制Mo/Mo-Si(VSi02-Al203选择性吸收膜。该膜系由纯金属Mo过渡到Mo-Si02复合金属陶瓷层，在Mo-Si02吸收层和 Ah03减反射层之间采用Si02作为过渡层，利于增强反射层、吸收层 和减反层之间的结合力，经检测，该吸收膜具有耐高温、抗氧化性能、 结合力好等优异性能，因此结构很稳定，在高温下也不会脱落。
2、 优异的光学性能:采用具有高红外反射率的金属Mo为反射层， 利于降低吸收膜的发射率；Mo掺杂的Si02多层梯度膜为吸收层，具 有耐高温、吸收率高的优异性能；Si02和AU)3双层结构为减反膜， 能进一步提高吸收率。
3、 该膜系的结构简单、且制备方法简单、成本低。
因此，本实用新型的太阳能选择性吸收膜系由依次溅射在耐高温 的金属基材上的Mo金属反射层、Mo金属掺杂的Si02吸收层和Si02 减反射层及Al203减反射层构成，其中，Mo金属不仅耐高温而且具有 很强的红外反射作用，利于降低发射率；Mo金属掺杂的Si02吸收层 为多层梯度吸收膜利于太阳辐射的吸收，减反层由Si02和A1A形成 双层减反射膜，可进一步提高膜层的吸收率。该选择性吸收涂层具 有耐高温、抗氧化性能强、结合力好，吸收率高、发射率低的优越性 能，从而避免了现有技术中选择性吸收膜在高温下易脱落结合力差的 问题，适合开发高温太阳能集热管。
以上所述，仅是本实用新型结构较佳实施例而己，并非对本实用 新型的技术范围作任何限制，例如可根据需要做成平面集热板或其它 形状的集热吸收设备，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施 例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术 方案的范围内。
权利要求1、一种太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于依次由溅射在耐高温基材上的Mo金属反射层、掺杂Mo金属的SiO2吸收层、SiO2减反射层及Al2O3减反射层构成。
2、 根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于: 所述基材为管材或板材，系由耐高温的金属或非金属材料制成。
3、 根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于-所述Mo金属反射层的厚度在200 300nm之间。
4、 根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于 所述掺杂Mo的Si02吸收层为多层状吸收层，其中，Mo金属含量由内 到外依次降低成梯度。
5、 根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于 所述掺杂Mo金属的Si02吸收层的厚度在150 200nm之间。
6、 根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于 所述Si02减反射层的厚度在20 30nm之间。
7、 根据权利要求1所述的太阳能高温选择性吸收膜，其特征在于 所述Al2(U咸反层的厚度在30 60nm之间。
专利摘要本实用新型涉及一种高温太阳能选择性吸收膜，依次由溅射在耐高温基材上的Mo金属反射层、掺杂Mo金属的SiO₂吸收层、SiO₂减反射层及Al₂O₃减反射层构成。其中，Mo金属反射层不仅耐高温而且具有很强的红外反射作用，利于降低发射率；Mo金属掺杂的SiO₂吸收层有利于太阳辐射的吸收，并SiO₂减反射层及Al₂O₃减反射层构成的双层减反射层可进一步提高膜层的吸收率。如此，本实用新型系具有耐高温、抗氧化性能强、结合力强、吸收率高、发射率低的优越性能，可适合开发高温太阳能集热管。
文档编号F24J2/48GK201373612SQ20092005127
公开日2009年12月30日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者浩 刘, 周拥仔, 彭启成, 李皓桢, 贺冬枚, 赵华平, 陈玉琴 申请人:东莞市康达机电工程有限公司