[发明专利]一种含稀土钇高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法

摘要

本发明公开了一种含稀土钇高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，涂层从底层到表面依次包括吸热体基底，吸收层和减反射层。所述吸收层的材料为碳化钛和稀土钇的复合物，厚度为50‑90 nm，该复合物中稀土钇原子百分比为0.5‑3%。所述减反射层为氧化铝，厚度为50‑90 nm。本发明制备的涂层在大气质量因子AM1.5条件下，吸收率为≥0.88，发射率≤0.13；该涂层具有很好的高温稳定性，可长期在800 ^oC的真空环境下使用。本发明提供的涂层具有可见‑红外光谱高吸收率，红外光谱低发射率的特点，由于稀土钇的加入，该涂层具有微孔形结构，极大的提高了吸收率。该涂层制备工艺简单，操作方便，易于控制，在太阳能热利用和热发电领域具有广阔的实用价值和应用前景。

主权项

1.一种含稀土钇高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：（1）吸热体基底的处理：将吸热体基底去除表面附着的杂质后，分别在丙酮和乙醇中分别超声清洗10‑20分钟，氮气吹干，真空保存；（2）吸收层的制备：采用纯度为99.99%的碳化钛和稀土钇作为磁控溅射靶材；采用双靶共溅射方法制备吸收层，其中碳化钛采用直流磁控溅射，稀土钇采用射频磁控溅射方法，将真空室预抽本底真空至1.0×10‑6‑7.0×10‑6 Torr；调整碳化钛靶材的溅射功率密度为4‑10 W/cm2，稀土钇靶材的溅射功率密度为0.5‑3 W/cm2，溅射沉积时氩气的进气量为20‑100 sccm，开始在吸热体基底上沉积碳化钛和稀土钇的复合物，厚度为50‑90 nm；所述吸收层溅射过程中吸热体基底温度为20‑100 oC；（3）减反射层的制备：吸收层制备完毕后，以纯度99.99%的Al2O3作为磁控溅射靶材，控制Al2O3靶材的溅射功率密度在5‑10 W/cm2，溅射沉积时氩气的进气量为20‑100 sccm，采用射频磁控溅射在吸收层上溅射制备减反射层，厚度为50‑90 nm；所述减反射层溅射过程中吸热体基底温度为20‑100 oC ；（4）涂层高温：将所制备的涂层在真空环境下，500‑900 oC温度下真空处理2‑10小时，最终制备出含稀土钇高温太阳能选择性吸收涂层，含稀土钇高温太阳能选择性吸收涂层从底层到表面依次包括吸热体基底，吸收层和减反射层；所述的吸收层材料为碳化钛和稀土钇的复合物，所述的减反射层材料为氧化铝。