具有渐变性复合涂层形式的亚吸收层及其制法_3

文档序号:8337042阅读:来源:国知局
O: Ga203 (GZO)。
[0039]本实施例使用GZO这种半导体性质的涂层材料具有较高的折射率,可以替代传统选择性太阳能热吸收涂层膜系中间亚层结构中的次减反层材料。对比传统选择性太阳能热吸收涂层膜系中间亚层结构使用的次减反层材料(通常是陶瓷绝缘材料),一般情况下要使用MF中频或RF射频溅射工艺来制备这些涂层。而GZO (氧化锌镓)这种半导体性质的涂层材料可以通过DC直流溅射或DC脉冲直流溅射工艺进行涂层的制备,并且在DC直流溅射或DC脉冲直流溅射工艺条件下制备GZO半导体涂层能够获得比使用MF中频或RF射频溅射工艺制备陶瓷绝缘材料更高的沉积率。GZO半导体涂层材料相对于AZO半导体涂层材料来说,具有更高的化学稳定性。
[0040]本实施例使用GZO这种半导体性质的涂层材料作为选择性太阳能热吸收涂层膜系中间亚层结构的一部分,能够通过降低选择性太阳能热吸收涂层产品光谱某些波长区域上的光谱反射率,来提高产品光谱在对应波长区域上的光谱吸收率。和传统的选择性太阳能热吸收涂层膜系使用陶瓷绝缘材料作为中间亚层结构的减反层效果相同,能够获得相似的光学指标参数。
[0041]实施例三
一种基于TCO材料的减反层,包括一作为次减反层的TCO透明导电氧化物涂层2以及一作为主减反层的Si02 (S1x)氧化物涂层1,所述Si02 (S1x)氧化物涂层I覆盖于所述TCO透明导电氧化物涂层2。所述TCO透明导电氧化物涂层2是通过使用复合TCO靶材的DC磁控溅射工艺来制备的。所述Si02 (S1x)涂层是通过使用电子束蒸发或者AC磁控溅射工艺来进行制备的。所述复合TCO靶材为金属氧化物或金属氧化物的混合体。所述复合TCO 革巴材为 In203: Sn02 (ITO)。
[0042]本实施例使用ITO这种半导体性质的涂层材料具有较高的折射率,可以替代传统选择性太阳能热吸收涂层膜系中间亚层结构中的次减反层材料。对比传统选择性太阳能热吸收涂层膜系中间亚层结构使用的次减反层材料(通常是陶瓷绝缘材料),一般情况下要使用MF中频或RF射频溅射工艺来制备这些涂层。而ITO (氧化铟锡)这种半导体性质的涂层材料可以通过DC直流溅射或DC脉冲直流溅射工艺进行涂层的制备,并且在DC直流溅射或DC脉冲直流溅射工艺条件下制备ITO半导体涂层能够获得比使用MF中频或RF射频溅射工艺制备陶瓷绝缘材料更高的沉积率。在所有的TCO (透明导电氧化物)涂层材料之中,ITO这种半导体涂层材料是最主要的一种制备选择性太阳能热吸收涂层次减反层的材料,因为它具有相对较高的光学(及电学)性能。
[0043]实施例四:本发明实施例一的相关实验数据及图表
图2为中间亚层结构AZ0/Si02减反层和单层Si02减反层选择性太阳能热吸收涂层膜系反射率光谱的对比示意图。
[0044]在示意图中可以很明显地看到,具有AZ0/Si02中间亚层结构减反层的选择性太阳能热吸收涂层膜系的反射率光谱在某些波长区域上的反射率较低。通过这种现象,能够使选择性太阳能热吸收产品在可见光与近红外波长区域上的整体热吸收率变得更高。这种可见光与近红外波长区域上的整体热吸收率是根据相关的ISO 9050国际标准进行计算获得的。在示意图中的光谱曲线对比中,主要的差异是:单层Si02减反层的相对热吸收率为94.32%,而中间亚层结构AZ0/Si02减反层的相对热吸收率高达95.5%。这就意味着使用中间亚层结构AZ0/Si02作为选择性太阳能热吸收涂层膜系的减反层能够为热吸收产品的整体热吸收率带来超过1%的指标提升。
[0045]实施例五本发明实施例一的相关实验数据及图表
图3 (光谱曲线图在可见光及近红外波长区域上的细节显示):中间亚层结构AZ0/Si02减反层和单层Si02减反层选择性太阳能热吸收涂层膜系反射率光谱的对比示意图。
[0046]在该图中能够更加详细地显示出使用中间亚层结构AZO/Si02减反层对比单层Si02减反层,在太阳光谱可见光及近红外波长区域上热吸收率光学参数指标的提升。这将给选择性太阳能热吸收产品的光学指标和性能带来质的飞跃!
以下提供几个本发明中上述高反射基底层4的优选实施例实施例六
一种高反射基底层4,该高反射基底层4采用大面积电子束蒸发镀膜工艺制备而成,这种镀膜工艺所使用的蒸发材料为铝。所述高反射基底层4的厚度大于或等于50nm并且小于或等于lOOOnm。
[0047]本实施例采用铝作为蒸发材料的优点是:铝较轻且具有良好的导电和导热性能,作为蒸发材料能够获得较高的蒸发率。用铝作为红外高反射基底层4,配合其他涂层结构所制备的选择性太阳能热吸收涂层产品具有一定的生产能力。作为红外反射层在红外光谱区域能够提供较高的反射率,以获得更低的太阳能热吸收涂层发射比,进一步提高太阳能热吸收涂层的光热转换效率。铝比较便宜,对于制备性能优良的低发射比太阳能热吸收涂层的红外反射层来说,成本更低。
[0048]实施例七
一种高反射基底层4,该高反射基底层4采用大面积电子束蒸发镀膜工艺制备而成,这种镀膜工艺所使用的蒸发材料为银。所述高反射基底层4的厚度大于或等于50nm并且小于或等于lOOOnm。
[0049]本实施例采用银作为蒸发材料的优点是:银作为蒸发材料,具有所有金属中最高的导电和导热性。相比铝蒸发材料来说,在相同的蒸发沉积条件下具有较高的蒸发率。用银作为红外高反射基底层4,配合其他涂层结构所制备的选择性太阳能热吸收涂层产品具有一定的生产能力。作为红外反射层在红外光谱区域能够提供比铝更高的反射率,以获得更低的太阳能热吸收涂层发射比,进一步提高太阳能热吸收涂层的光热转换效率。
[0050]实施例八
一种高反射基底层4,该高反射基底层4采用大面积电子束蒸发镀膜工艺制备而成,这种镀膜工艺所使用的蒸发材料为铜。所述高反射基底层4的厚度大于或等于50nm并且小于或等于lOOOnm。
[0051]本实施例采用铜作为蒸发材料的优点是:铜是不太活泼的重金属,在常温下不与干燥空气中的氧化合,提高了太阳能热吸收涂层的耐候性和抗腐蚀性。铜对比铝作为蒸发材料来说,具有更好的导电和导热性。铜在这三种蒸发材料中,在相同的蒸发沉积条件下具有最高的蒸发率,这就意味着在一定程度上以较快的带材运行速度也能够获得一定厚度的铜涂层,进一步提高了选择性太阳能热吸收涂层产品的生产能力。作为红外反射层在红外光谱区域能够提供较高的反射率,以获得更低的太阳能热吸收涂层发射比,进一步提高太阳能热吸收涂层的光热转换效率。
[0052]综上所述,铝、银和铜这三种蒸发材料都非常适合在本发明中用作选择性太阳能热吸收涂层的红外高反射基底层4的蒸发材料。
[0053]另外,在本发明中,电子束蒸发和磁控溅射一样都是物理气象沉积技术并且它们可以被使用在各种各样不同的应用领域中。使用磁控溅射进行大面积镀膜是一种广泛分布及使用的真空镀膜技术。大面积电子束蒸发镀膜技术的分布和使用具有一定的范围性限制,因为较大规模的电子束蒸发系统的专利权问题给国内的其它厂家带来了一定的技术难度。目前国内制造的电子束蒸发系统多半是在一些科研机构及大学实验室中应用,而且这些电子束蒸发系统的规模较小,只能被用来执行一些小面积的电子束蒸发镀膜工艺,例如:半导体硅晶片的镀膜。所以,如果国内的其它厂家想要应用电子束蒸发工艺进行大面积镀膜必须克服以下技术壁皇:
1、大规模电子束蒸发系统具有较高的系统复杂性和对电子束进行控制的高要求性;
2、需要较大的真空腔体以及对所配置的真空抽气系统有较高的要求。
[0054]以上便是为什么对于大多数的国内厂家来说,他们的首选是使用磁控溅射工艺来制备相关的选择性太阳能热吸收涂层。并且由于如果使用磁控溅射工艺制备选择性太阳能热吸收涂层中较厚的红外高反射基底层4需要大大增加磁控溅射设备的数量,才能将相应的涂层堆叠到一定的厚度。这
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