[发明专利]一种太阳能选择性吸收涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能薄膜领域，涉及一种新的涂层结构用于制备太阳能选择性吸收涂层，所制备的沟槽式金属/陶瓷多层渐变太阳能选择性吸收涂层，具有优良的耐高温性能，可用于太阳能热水器真空吸热管。

背景技术

太阳能选择性吸收涂层，其基本目的在于在可见光及近红外光谱区内，涂层具有很高的吸收率(达到90％以上)，而自身的红外辐射率却很低(低于5％)，能够把能量密度较低的太阳能转换成高能量密度的热能。因此，制备高效的太阳能选择性吸收涂层是太阳能热利用中的关键技术，对提高集热器效率至关重要。自上世纪50年代以来，太阳能选择性吸收涂层一直是太阳能热利用技术领域中一项十分活跃的研究课题。太阳能选择性吸收涂层按照其工作的温度区间不同分为高温涂层(T＞400℃)，中温涂层(100℃＜T＜400℃)，低温涂层(T＜100℃)。我国在近二三十年的太阳能涂层研究利用中，多仅限于低温应用，如太阳能热水器、太阳能烘干机、太阳房等。然而从更长远的观点来看，中高温选择性涂层具有更好的运用前景和需求。

理想的太阳能选择性吸收涂层除了应具备良好的光学选择性外，还应该满足光学性能长期稳定、耐候性强、价格低廉、形成涂层工艺简单、材料供应充足和对环境无污染等条件。常用的选择性涂层并不能全部满足这些条件。问题主要集中在光学性能、成本和制取工艺上。随着新材料技术的发展，新型选择性涂料得到了应用，涂料型涂层的研制向着环保型的方向发展。目前就国内而言，中高温条件下的太阳能选择性吸收涂层的制备至今仍是一个难点。

发明内容

1.一种太阳能选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于：采用石英玻璃作为基底，利用刻蚀技术，在基底上刻出宽度为500nm-600nm、深度为100-150nmnm的沟槽，沟槽呈规则矩齿状。

2.根据发明内容1所述的基底制作方法，在沟槽式基底上，采用真空镀膜的方法，沉积上金属/陶瓷多层渐变薄膜。膜层共有六层，从底层开始，通过控制靶材的溅射速率，实现金属浓度逐渐减小，陶瓷浓度逐渐增大。

3.根据发明内容2所述的薄膜制备方法，在金属/陶瓷多层渐变薄膜上，使用真空蒸发镀法，沉积一层Al2O3减反射层。

附图说明

图1膜层结构示意图

图2沟槽式结构俯视图

A：基板宽度30mm；B：沟槽宽度：500nm-600nm；C：沟槽深度：100nm-150nm；D：金属/陶瓷渐变层厚度：200nm-250nm；E：减反层厚度：1μm

具体实施方式

通过具体实例对本发明的技术方案作进一步描述。

实施例1：

将3mm*3mm基底进行清洗后进行前烘，涂布光刻胶，将基底曝光，浸泡显影，后烘后进行蚀刻得所设计500nn-600nm宽矩齿沟槽(图二)，除胶后即可。将基底置于100ml无水乙醇中超声波震荡20min，取出干燥。所得沟槽深度100nm-150nm。

实施例2：

在实施例1制备的基底上，采用磁控溅射仪，靶材为W靶、Al2O3控制条件为：真空度：10^-3Pa，I励＝2.13A，U励＝13V，直流电源I_max＝1A，第一层氧气流量为5.0cc/s，时间为20分钟，W∶Al2O3＝95∶5；第二层氧气流量为7.0cc/s，W∶Al2O3＝80∶20，时间为20分钟；第三层氧气流量为9.0cc/s，，W∶Al2O3＝60∶40，时间为20分钟；第四层氧气流量为11.0cc/s，W∶Al2O3＝40∶60，时间为20分钟；第五层氧气流量为13.0cc/s，，W∶Al2O3＝20∶80，时间为20分钟；第六层氧气流量为15.0cc/s，，W∶Al2O3＝0∶100，时间为20分钟。六层薄膜每层厚度约为200nm-250nm。将镀上金属/氧化物薄膜真空蒸发镀上一层Al2O3减反膜，条件控制为：真空度：10^-4Pa，电流：15A，时间5min，膜层厚度约为1μm。

实施例2：