[发明专利]用于吸收太阳能的光学作用多层系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有载体的复合材料，所述载体在多数情况下由铝或铝合金组成。在第一实施方案中，在至少一面给载体涂上至少五层组成的光学作用多层系统。在第二实施方案中，给载体背面涂上一个光学作用层，该光学作用层可以适当改变未经涂覆的载体材料的反射率，从而能够利用激光以更加高效、成本更低的方式将传热管接合到复合材料上。此外还可适当选择该光学作用层的光学参数，使其不会显著减小金属载体材料在红外波长范围内的高反射率，从而可在应用于太阳能集热器之中时将热辐射损失保持在最小程度。这样就能改善将热量传导给热介质的效率。优选将两个实施方案相互结合，改善将热量传导给热介质的效率。优选将两个实施方案相互结合。该复合材料特别适合用于太阳能集热器之中。

背景技术

在太阳能集热器中需要尽可能吸收入射的太阳辐射(300～2500nm)并且将其转变为热量。为了将红外辐射引起的损失减少到最低程度，根据基尔霍夫辐射定律和能量守恒条件，所用材料在2.5μm至50μm波长范围内的反射率必须尽可能高。这不仅适用于吸热材料受到太阳辐射的这一面，而且也适用于背面。因此若要用于太阳能集热器之中，同样必须使用能够在所用材料的两面满足2.5μm至50μm波长范围内的高反射率要求。

用于太阳能集热器的材料也被称作选择性太阳能吸收材料。名为TiNOX具有这些光学特性的复合材料早已为人所知，并且在WO95/17533中对此有所描述。TiNOX材料是一种反射器/吸收器纵列(例如可参阅Jeffrey Gordon的文章“Solar Energy，the State of the art”，2001ISES)。将能够高效吸收太阳辐射、但在红外辐射范围内尽可能透光的吸收层涂覆在对2.5μm至50μm波长有很高反射率的表面上，尤其是涂覆在铜、铝、钼、金、银、钽、镍、钒、铁之类的一种金属或其合金上，即可实现上述光学特性。这样就可以通过下方的高反射表面实现很高的反射率。

最好使用一种铜或铝金属载体材料作为TiNOX复合材料中的高反射表面(T1)，该材料在2.5至50μm波长范围内具有很高的反射率。但是在上述专利中也指出可以用上述某一种金属对任意一种(非光学作用的)载体材料进行涂层处理的方式产生高反射表面。因此载体材料本身或涂覆在载体材料上的高反射金属涂层就是光学多层系统的一部分。

如果使用TiNOX，则涂覆在高反射表面(反射层)上的第一层(T2)也就是吸收层优选由TiN_xO_y组成(其中x，y＝0.1～1.7)。顶层(T3)是抗反射层，该层由一种金属氧化物组成，优选由SiO₂、ZrO₂、HfO₂、Al₂O₃或Y₂O₃组成，可用于将复合材料表面上的太阳辐射反射率减小到最低程度，从而提高复合材料中的太阳辐射吸收率。