[发明专利]一种耐高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，包括现有金属基底，其特征在于：在金属基底上，从下到上还分别有三层：高红外反射层、吸收层和减反射层；所述高红外反射层为Al、Au、Ag、Ti、Cr、Ni任一种金属的涂层；吸收层自下而上依次包括高折射率吸收层TiCrN膜和低折射率吸收层TiCrNxOy膜；减反射层自下而上依次包括Crsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;膜和SiOsubgt;2/subgt;膜，采用磁控溅射法进行镀膜。本发明的有益效果：1.本发明制得的涂层，具有吸收效率高、发射率低、热稳定性好的特点；2.太阳光谱吸收率α与发射率ε(T)之比高，适合350℃以上的高温应用；3.制作工艺简便。

技术领域

本发明属太阳能光热转换利用技术领域，涉及一种耐高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法。

背景技术

太阳能选择性吸收涂层是在可见-近红外波段（300-2500nm）具有高吸收率，在红外波段（2500-20000nm）具有低发射率的功能薄膜，是用于太阳能集热器，提高光热转换效率的关键。太阳能选择性吸收涂层通常由复合材料构成，通常该复合材料是在以金属为基底的承载上涂覆至少一个吸收层，且在吸收层上具有一个或多个减反射层。

随着太阳能热利用需求和技术的不断发展，太阳能集热器的应用范围从低温应用(≤100℃)向中温应用(100℃-350℃) 和高温应用(≥350℃)发展，以不断满足海水淡化、太阳能发电等中高温应用领域的使用要求。对于太阳能集热器使用的太阳能选择性吸收涂层也要求具备高温热稳定性，适应中高温环境的服役条件。

为了提高中高温服役条件下选择性吸收涂层的热稳定性，Mo-Al₂O₃/Cu、SS-AlN/SS等材料体系得到了研究和发展，采用了双靶或多靶金属陶瓷共溅射技术，其中Mo-Al₂O₃/Cu体系的特点是Mo-Al₂O₃吸收层具有成分渐变的多亚层结构， SS-AlN/SS体系的特点是吸收层采用了干涉膜结构，使热稳定性提高。以上两种材料体系虽在中高温环境中热稳定性有所提升，但热效率比依然不高，同时双靶或多靶共溅射工艺沉积速率低，生产周期长，工艺复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的是为了解决Mo-Al₂O₃/Cu、SS-AlN/SS材料体系热效率比不高且工艺沉积速率低的问题，提供一种耐高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种耐高温太阳能选择性吸收涂层，包括现有金属基底，其特征在于：在金属基底上，从下到上还分别有三层：高红外反射层、吸收层和减反射层；

所述高红外反射层为Al、Au、Ag、Ti、Cr、Ni任一种金属的涂层，厚度为20-40nm；

所述吸收层自下而上依次包括高折射率吸收层TiCrN膜和低折射率吸收层TiCrNxOy膜,其中TiCrN膜的厚度为70-100nm，TiCrNxOy膜的厚度为80-100nm；

所述减反射层自下而上依次包括Cr₂O₃膜和SiO₂膜，其中Cr₂O₃膜的厚度为10-20nm，SiO₂膜的厚度为20-30nm。

其中，在300-2500nm范围内，所述TiCrN膜的折射率为2.66-3.53，所述TiCrNxOy膜折射率为1.76-2.44；在300-2500nm范围内，所述TiCrN膜的消光系数为0.65-3.57，所述TiCrNxOy膜的消光系数为0.05-1.34。

一种耐高温太阳能选择性吸收涂层制备方法，采用磁控溅射法为镀膜方法，其特征在于包括以下步骤：