槽式太陽能用中溫塗層的製作方法

2023-05-22 16:52:36 1

專利名稱：槽式太陽能用中溫塗層的製作方法
技術領域：
本發明涉及槽式太陽能中溫熱發電領域，具體涉及一種中溫集熱管內太陽能選擇性吸收塗層。
背景技術：
太陽能熱發電是大規模開發利用太陽能的一個重要技術途徑，目前有塔式、槽式、碟式系統，其中以槽式和塔式系統商業應用較多，特別是槽式太陽能熱發電，是迄今為止世界上唯一經過20年商業化運行的成熟技術，其造價遠低於光伏發電。槽式聚光熱發電系統的儲能系統可以實現24小時運行，隨著規模的增加，發電成本也具有很強的競爭力。目前，發展重點是中溫集熱，工作溫度超過400°C的集熱管，可用於熱發電。中溫集熱管中，一般採 用高倍聚光技術，聚光比可以高達80。光熱轉化效率是關鍵指標，往往一個百分點的提高都 是盡力追求的。對於太陽能選擇性吸收塗層目前已經研究和廣泛使用了黑鉻、陽極氧化著色Ni-AlN以及具有成分漸變特徵的SS-C/SS (不鏽鋼)和A1-N/A1等膜系，但這些塗層適用於200°C以內的平板型集熱裝置的集熱管表面。但在中溫條件下，由於其紅外發射率隨溫度上升明顯升高，導致集熱器熱損失明顯上升，熱效率顯著下降。對於太陽能的中溫利用，尤其是中溫利用，需要一種吸收率高、發射率低、熱穩定性好，而且工藝簡便的選擇性吸收塗層。

發明內容
為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明的目的在於提供一種槽式太陽能用中溫塗層，能使集熱管在350-450°C溫度環境下工作時，塗層對太陽光譜的吸收率高、中溫黑體輻射的發射率低、熱穩定性良好。為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的
一種槽式太陽能用中溫塗層，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層，所述紅外反射層由Ni膜組成，厚度為25-35nm ;第一吸收層，為Ni+A1N膜，厚度均為50-100nm，其中AlN的含量為25_35wt% ;第二吸收層，為Ni+A1N膜，厚度均為75-150nm，其中AlN的含量為35_50wt% ;所述減反射層為AlN膜，厚度為25_50nm。其中，所述紅外反射層的厚度為25-30 nm。其中，所述第一吸收層的厚度為50-80 nm。其中，所述第二吸收層的厚度為90-120 nm。其中，所述第一吸收層和第二吸收層的厚度和為所述紅外反射層的4-8倍。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明所提供的選擇性吸收塗層由紅外金屬反射Ni層、Ni和AlN混合組成的雙幹涉吸收層和合金減反射層組成。具有良好的中溫穩定性能，適用於350-450 °C的中溫範圍。同時，由於採用了雙幹涉吸收層結構，利用薄膜的幹涉效應和光學陷阱來增強塗層的吸收效應，使膜層具有太陽光譜高的吸收率，紅外光譜低發射率的優點。另外，本發明的塗層選擇的原材料均為常規材料，應用範圍比較廣，成型性能好，可以加工成柱狀靶材，顯著提高靶材利用率，同時價格也比較低廉，可以進一步降低工作成本。適用於中溫工作溫度的太陽能集熱管。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。本發明槽式太陽能用中溫塗層包括四層膜，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層，所述紅外反射層由Ni膜組成，厚度為25-35nm ;第一吸收層，為Ni+A1N膜，厚度均為50-100nm，其中AlN的含量為25_35wt% ;第二吸收層，為Ni+AIN膜，厚度均為75-150nm，其中AlN的含量為35_50wt% ;所述減反射層為AlN膜，厚度為 25_50nm。本發明的槽式太陽能用中溫塗層，可以採用以下方法製備其包括以下步驟
對基底進行預處理
先對不鏽鋼基底進行預處理，將不鏽鋼基底表面拋光，然後分別在酒精中超聲波清洗10-20 min，然後再用去離子水超聲波清洗5-10 min，接著進行烘乾處理，然後將烘乾後的不鏽鋼基底進行磁控濺射；先將真空腔抽真空至10_3 Pa數量級，充入Ar氣作為濺射氣氛，調整濺射氣壓到1-3 Pa，用離子源對基底進行清洗25-30min。在基體上沉積第一層紅外反射層
選用純度99. 99%的Ni靶，在清洗完基底之後，開啟Ni靶電源。採用直流磁控濺射，調整直流電源電壓為350-450 V ;該層對紅外波段光譜具有高反射特性。在紅外反射層上沉積吸收層
選用純度為99. 99%的AlN靶以及上述Ni靶，採用共濺射方式形成第一吸收層；增加濺射靶膜的功率，製備第二亞層Ni-AlN膜。在第二層吸收層上沉積減反射層 沉積減反射層為AlN膜。儘管發明人已經對本發明的技術方案做了較為詳細的闡述和列舉，應當理解，對於本領域的一般技術人員而言，根據本發明所揭示的內容，對上述實施例做出修改和/或改變或者採用等同的替代方案是顯而易見的，其都不能脫離本發明要求保護的範圍。實施例I
本發明槽式太陽能用中溫塗層包括四層膜，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層，所述紅外反射層由Ni膜組成，厚度為20-120nm;第一吸收層，為Ni+AIN膜，厚度均為50-75nm，其中AlN的含量為25_35wt% ;第二吸收層，為Ni+AIN膜，厚度均為75-150nm，其中AlN的含量為35_50wt% ;所述減反射層為AlN膜，厚度為25-50nm。本發明製備的太陽能選擇性吸收塗層的性能如下塗層經過在400°C真空退火I小時後，塗層吸收率為90%-92%。
權利要求
1.一種槽式太陽能用中溫塗層，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層，所述紅外反射層由Ni膜組成，厚度為25-35nm ;第一吸收層，為Ni+A1N膜，厚度均為50-100 nm，其中AlN的含量為25-35wt%;第二吸收層，為Ni+A1N膜，厚度均為75-150nm，其中AlN的含量為35_50wt% ;所述減反射層為AlN膜，厚度為25_50nm。
2.權利要求I所述的吸收塗層，其特徵在於所述紅外反射層的厚度為25-30nm。
3.權利要求I所述的吸收塗層，其特徵在於第一吸收層的厚度為50-80nm。
4.權利要求I所述的吸收塗層，其特徵在於所述第二吸收層的厚度為90-120nm。
5.權利要求I所述的吸收塗層，其特徵在於所述第一吸收層和第二吸收層的厚度和為所述紅外反射層的4-8倍。
全文摘要
本發明涉及一種槽式太陽能用中溫塗層，從基體到表面依次為紅外反射層、第一吸收層、第二吸收層和減反射層。本發明的塗層選擇的原材料均為常規材料，應用範圍比較廣，成型性能好，可以加工成柱狀靶材，顯著提高靶材利用率，同時價格也比較低廉，可以進一步降低工作成本。適用於中溫工作溫度的太陽能集熱管。
文檔編號F24J2/46GK102721207SQ20121021982
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者葛波 申請人:蘇州嘉言能源設備有限公司