[发明专利]中高温光谱选择性吸收涂层

说明书

技术领域

本发明涉及一种光谱选择性吸收涂层领域，特别涉及一种中高温光谱选择性吸收涂层。

背景技术

近年来，随着能源问题的日渐尖锐，太阳能光热利用行业获得了空前的发展。在太阳能光热利用中，光谱选择性吸收涂层一直是国内外感兴趣的研究课题，目前研究主要集中在如何提高光热转换效率和涂层热稳定性上。目前国内外制备该种涂层主要依靠多靶磁控溅射镀膜技术，这是因为磁控溅射技术镀制的薄膜具有纳米结构可控、颗粒均匀等优点，大大提高了成膜质量和薄膜性能。但是磁控溅射过程是一个复杂的物理气象沉积过程，环境和设备的微小改变都会影响成膜质量，主要影响表现为涂层热稳定性差，工作温度受限。改变这一现象的途径有两个，一是选用更加耐温的材料作为靶材，二是增加涂层的层间结合力。随着太阳能光热利用技术的发展，对光谱选择性吸收涂层的工作温度要求越来越高，而目前的经典涂层已经不能满足发展需要。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种中高温光谱选择性吸收涂层，以克服现有的涂层热稳定性差，不能满足在中高温条件下工作的缺陷。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种中高温光谱选择性吸收涂层，包括五层膜，由内而外依次是基底粘结层、红外反射层、钝化层、第一吸收层、第二吸收层和光学减反射层，所述第一吸收层和所述第二吸收层均为金属陶瓷复合膜，并且所述第一吸收层中金属组分所占的体积百分比大于所述第二吸收层中金属组分所占的体积百分比。

进一步地，所述中高温光谱选择性吸收涂层采用Cu、Al、SS和Si四靶磁控溅射镀膜系统制备。

进一步地，所述基底粘结层是由不锈钢、Mo和Cr中的一种或几种混合而成的。

进一步地，所述红外反射层为金属Cu、Ag或Al。

进一步地，所述钝化层的材料为Al₂O₃、Si₃N₄或AlN。

进一步地，所述第一吸收层中金属组分的体积比为25%~30%。

进一步地，所述第二吸收层中金属组分的体积比为13%~16%。

进一步地，所述基底粘结层的厚度为50nm~100nm，所述红外反射层的厚度为70nm~100nm，所述钝化层的厚度为20nm~50nm，所述第一吸收层的厚度为100nm~150nm，所述第二吸收层的厚度为50nm~70nm，所述光学减反射层的厚度为50nm~70nm。

（三）有益效果

本发明提供的中高温光谱选择性吸收涂层，可在中高温环境下工作，其光热转化率高，热稳定性好、工作温度高（>500℃）并且吸收发射比高。

附图说明

图1是本发明实施例中高温光谱选择性吸收涂层的结构示意图；

图2是本发明实施例中高温光谱选择性吸收涂层用在不锈钢基底上的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、图2所示，本实施例提供的中高温光谱选择性吸收涂层，包括五层薄膜，由内而外依次是基底粘结层、红外反射层、钝化层、第一吸收层、第二吸收层和光学减反射层。本发明提供的中高温光谱选择性吸收涂层，可在中高温环境下工作，其光热转化率高，热稳定性好、工作温度高（>500℃）、吸收发射比高（具有较高的紫外-可见-近红外光吸收率和较低的红外发射率）。

其中，基底粘结层为热膨胀系数低的金属或合金，如不锈钢、金属Mo、Cr等，其与红外反射层复合后能将本发明所述的中高温光谱选择性吸收涂层与基底牢固的固定在一起，而不会从基底上脱落下来。采用热膨胀系数很小的Mo作为红外反射层Cu与不锈钢基底间的粘结层，能够缩小了不锈钢基底与Cu金属层间的热膨胀系数差异，降低了高温工作温度下薄膜力学损伤的风险，增加了膜层与基底间的结合力，使得该中高温光谱选择性吸收涂层的热稳定性好，能在较高的温度下工作。

其中，红外反射层为金属Cu、Ag或Al，也可采用其他具有相同性能的材料。一般情况下，使用金属Cu，不仅价格低廉，而且效果好。由于铜的红外发射率仅为0.03左右，可以有效降低高温基底的辐射损耗，从而提高集热器效率。