Al-C-F/渐变SS-C/Al选择性吸收表面

建立了铝与不锈钢两个平面磁控靶溅射系统。反应溅射沉积了一组SS-C复合材料、α-C:H与Al-C-F均匀薄膜。运用椭偏仪-分光光度计法确定了上述薄膜在太阳光谱范围(0.35—2.5μm)内的光学常数谱值(?)(λ)=n(λ)-ik(λ)。 对多层膜系的模型用计算机进行优化设计与计算。实验表明,溅射沉积Al-C-F/变渐SS-C/Al选择性吸收表面,其反射率谱值与计算出的最佳谱值基本一致,太阳吸收率α≈0.96,法向发射率ε_n≈0.06(80℃)。经真空中450℃烘烤1小时,该表面的光学性能基本没有变化。这种优质表面用于玻璃真空集热管有良好的前景。     

真空沉积双层黑铬选择性涂层

本文介绍了用于全玻璃真空管太阳能集热器的真空沉积双层黑铬选择性涂层的工艺和性能。其α_s为89％—91％,ε_n为5％—7％(80℃)。该涂层经300℃—400℃、1小时的烘烤后,α_s和ε_n基本没有变化。 应用激光干涉法,在λ=6328(?)波长下对每层黑铬涂层的光学常数进行了初步测定,并用测定的数据计算了该波长下双层涂层的反射率,其结果与分光光度计测定的反射率基本相符。结果表明,第二层黑铬具有减反射作用,因而使真空沉积的双层黑铬选择性涂层具有较高的吸收率,并仍保持其低的红外发射率。 还应用了电子显微镜、电子衍射与x光衍射等对黑铬选择性涂层进行了表面形貌观察与物相分析。 对所试制的真空沉积双层黑铬真空集热样管的试验表明,涂双层黑铬的真空集热管的集热性能优于单层黑铬的集热管。     

基于光学理论的PERC太阳电池背面AlO_x/SiN_x叠层膜的研究

AlO_x/SiN_x叠层膜广泛应用于PERC(钝化发射极和背面局部接触)太阳电池中,以达到增强背反射和提高背表面钝化效果的作用。在先前的研究中,光学理论分析仅应用于正面单层Si Nx或Si Ox/Si Nx双层膜厚度优化分析,极少应用于背面AlO_x/SiN_x双层膜优化分析。本文采用Matlab软件,基于光学导纳矩阵理论,同时将AM 1.5G标准太阳光谱,Al Ox、Si Nx、Al在整个光谱范围内(280~1200 nm)的折射率系数n(λ)考虑在内,系统分析了AlO_x/SiN_x双层膜的背反射效果。另外,依据背面AlO_x/SiN_x不同膜厚组合下透射光反射回硅片本体的反射率曲线分布和平均反射率作为评估指标进行理论分析,结果表明:AlO_x/SiN_x优化后最佳膜厚组合为15 nm/80 nm,为PERC太阳电池背面膜厚优化提供理论支持。     

阳极氧化电解着色铝选择性吸收涂层的光学性能研究

本文报道了阳极氧化电解着色铝选择性吸收涂层的光学性能,其太阳吸收率α_s和热发射率ε_n分别为0.94(AM2)和0.10。给出了Ni粒子在多孔性Al_2O_2膜中浓度成梯度变化的结构模型。应用Bruggeman有效介质理论和多层膜系矩阵方法对涂层的光谱反射率进行了计算,讨论了表面形貌对涂层光学性能的影响。     

光谱选择性吸收涂层中的衬底金属

采用平面磁控溅射技术在玻璃上制备的金属铝膜,随氩气压强的升高及膜层的加厚而铝膜表面变得粗糙、反射率下降。以渐变不锈钢-碳为吸收层,分别以铝膜、不锈钢膜及玻璃为衬底构成的选择性吸收涂层,太阳吸收率可达95％(AM2),热发射率则分别为0.05、0.18及0.63。光谱选择性吸收涂层的热发射率主要取决于衬底材料的红外反射率。     

基底及HMVF层厚度变化对NbSiN/NbSiNO/Si3N4 涂层光学性能的影响

采用多靶磁控溅射镀膜机,以在Si靶上加Nb片的方法分别在Cu和单面抛光不锈钢(SS)基底上制备NbSiN/NbSiNO/Si3N4和Mo/NbSiN/NbSiNO/Si3N4多层膜。用α-step台阶仪(DEKTAK IIA)测量膜层厚度,UVPC3100分光光度计和傅里叶红外光谱仪(EXCALIBUR FTS 3000)对样品的光学性质进行表征。实验表明:在Cu基底上制备的涂层吸收率α=0.90,发射率ε=0.12;以SS为基底,红外反射层Mo的厚度约为230nm时,在λ2.5μm范围内反射率最高,达到90%以上。高金属体积分数吸收层(HMVF)厚度约为80nm时吸收率α=0.95,发射率ε=0.33;真空下500℃和600℃各20h退火后吸收率、发射率变化不大。     

黑镍涂层的制备与光学性能研究

研究了以玻璃为基材，用电镀的方式制备Black Nickel-Cu-Glass选择性吸收涂层的方法，该涂层获得了α=0.93-0.95,ε=0.05-0.06,α/ε=15的光学性能，论述了制备条件和膜层厚度及基材表面光洁度对光学性能的影响。由实验结果得出双层黑镍的最佳厚度为0.048-0.063mg/cm^3，意志支黑镍的最佳厚度为0.040-0.052mg/cm^2以及涂层组成的主要成分的比例范围，用图示法详细说明了镀液温度对涂层光学性能的影响。     

化学浴沉积ZnSe薄膜材料的结构和光学特性

采用化学浴沉积(CBD)制备不同膜厚的Zn Se薄膜,用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析薄膜结构,结果显示薄膜为纳米晶立方相闪锌矿结构,平均晶粒尺寸约为200 nm,结构致密,(111)晶面择优取向。使用分光光度计测得薄膜透射谱与反射谱,计算和分析材料在可见光区域的吸收系数、消光系数、折射率、光学能隙。结果表明,薄膜透过率、反射率均随膜厚的增加而降低,薄膜在本征吸收区域吸收系数很大,且随波长的减小而增大。膜厚为150、400、630 nm材料对应的光学能隙值分别为3.16、3.14、3.07 e V。     

Cr-N-O型选择性吸收涂层制备及热稳定性研究

采用反应磁控溅射方法制备SiO_x/Cr-N-O/Al选择性吸收涂层,该涂层太阳吸收比为95.9%、发射比3.8%、吸收发射比25.2。结合光学显微镜微观形貌分析、X射线衍射结构分析(XRD)、X射线光电子能谱成分分析(XPS)探讨涂层在250和400℃大气环境下热稳定性机理:250℃大气热处理后,涂层保持较高光谱选择性,表面形貌与物相结构未出现明显变化,SiO_x层氧化程度增大导致太阳吸收比升高,金属Cr和金属Al相互扩散导致发射比升高;400℃大气热处理后,涂层光谱选择性降低,表面出现微米级孔洞,XRD及XPS结果表明Cr-N-O吸收层被氧化,导致太阳吸收比降低,金属Cr和金属Al相互扩散导致发射比明显升高。     

高温太阳光谱选择性吸收涂层计算机模拟

在近几年国际高温涂层研究的基础上,根据理论研究和实验结果从几方面因素(如材料、膜层结构、陶瓷中金属组分等)分析了其对高温吸收涂层效率的影响.在Mo-Al2O3双吸收层涂层的基础上,利用计算机计算了金属体积分数配比和膜层厚度变化下整个涂层的吸收比和发射比,计算结果表明,膜厚和吸收层中Mo的体积分数对涂层的吸收比和发射比影响效果差异较大,选择合适的控制因子不仅可以提高涂层的吸收比(a=0.92-0.95),而且还能有效控制涂层的发射比(ε≤0.05).     

AlO_xN_y涂层微观结构及光学性质研究

通过调控氮氧比采用反应磁控溅射沉积技术在硅基表面制备AlO_xN_y涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电能谱仪(XPS)、投射电子显微镜(TEM)、光谱椭偏仪(SE)分析氮氧比对所制备AlO_xN_y涂层微观结构及光学性质的影响。结果表明,通过调控AlO_xN_y涂层的氮氧含量,该涂层的光学性质由半导体特性向电介质特性转变,折射率介于1.63~1.91之间,说明AlO_xN_y涂层具有可调控的光学常数,可作太阳能选择性吸收涂层增透层的候选材料。     

不同吸热涂层平板集热器的热性能衰减研究

为分析不同吸热涂层平板集热器的热性能衰减,以蓝膜、阳极氧化和黑铬集热器为研究对象,基于太阳集热器热性能测试平台,对集热器热性能及空晒老化性能进行测试。分别测试吸热涂层样品的吸收比和发射比,分析空晒前后平板集热器吸收比、发射比和瞬时效率的变化情况及影响因素。研究结果表明:在温度约为18℃的工况下,蓝膜集热器热性能为75.5%,黑铬为73.4%,阳极氧化为69.3%,吸热涂层的光学性能是影响平板集热器热性能的主要因素。平板集热器瞬时效率、吸收比和发射比变化情况的依存关系为Δη≈9.553Δα-1.213Δερ,该式可衡量平板集热器的热性能衰减度。通过空晒老化性能实验可知,提高平板集热器吸热涂层的抗腐蚀、抗氧化能力,可延长集热器的使用寿命。     

Al基涂层和Ni-Cr基涂层抗蒸汽氧化性能研究

对T91+Al基涂层和T91+Ni-Cr基涂层在600℃/27 MPa蒸汽参数下的氧化性能进行了研究,氧化1 300 h后,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了氧化膜表面及横截面形貌、微观组织结构和元素分布。结果表明:Al基涂层和Ni-Cr基涂层的抗蒸汽氧化性能显著优于T91钢试样,且Al基涂层的抗蒸汽氧化性能优于Ni-Cr基涂层;蒸汽氧化过程中Al基涂层表面形成了以Al的氧化物(Al氧化物为主,一定量的Si氧化物和Cr氧化物)为主的连续致密氧化膜;蒸汽氧化过程中Ni-Cr基涂层表面形成了富Ni和Cr的氧化膜。     

前驱膜Al含量对铜铟铝硒薄膜成分和结构的影响

采用中频交流磁控溅射方法制备了CIA前驱膜,并采用固态硒化法进行处理,获得了CLAS吸收层薄膜.采用SEM和XRD观察和分析了薄膜的成分、组织结构和表而形貌.着重分析了CIA前驱膜中的Al含量对CIAS吸收层薄膜成分、品体结构的影响.结果表明,通过调节CIA前驱膜的Al含量可制备得到Cu/(In+Al)原子比接近1,且Al(In+Al)比例可调的成分分布均匀的CLAS薄膜.CIAS薄膜由Cu(In1-x Alx)Se2固溶体相组成,Al主要是以替代In的固溶形式存在.     

双层减反射膜的研究

我们采用电子束蒸发淀积得到了光学(折射率)匹配良好的Ta_2O_5和SiO_2体系,Ta_2O_5和SiO_2膜的折射率分别为2.15和1.45。测定了0.3—0.9μm光谱范围内Ta_2O_5单层膜的透过率和双层膜在0.4—0.9μm范围内的反射率分布。对蒸有厚度匹配良好的双层膜的硅电池,测得的平均反射率低于5％。 提出了一个以测定太阳电池在蒸发减反射膜前后的短路电流来估算平均有效反射的方法。估算结果和测定值非常近似,可用于蒸膜工艺和对膜质量的鉴定。     

NiCr系光谱选择性吸收薄膜的结构与性能表征

采用磁控溅射技术制备了优良的NiCr系深蓝色太阳光谱选择性吸收薄膜，测试了样品的太阳吸收比和热发射比，αs=0．90～0．94，ε=0．08～0．16(80℃)。用椭偏法测量了两层膜系的光学常数，借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射对薄膜进行了表征，并初步讨论了溅射工艺对样品结构形貌和光学性能的影响。     

TiAlON涂层微观结构与光学性质研究

通过控制氧气与氮气流量比,使用反应磁控溅射技术在抛光硅片表面制备TiAlON涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、光谱椭偏仪(SE)分析氧氮比对涂层的微观结构与光学性能的影响。结果表明,TiAlON涂层具有与TiAlN涂层相同的面心立方结构(NaCl型)。随着溅射氧气分压的升高,涂层的柱状晶结构变得模糊。通过控制涂层的成分,TiAlON涂层的光学性质可由类金属特性向半导体特性以及陶瓷特性转变,说明TiAlON涂层具有可控的光学常数,可作为太阳能光谱选择性吸收涂层的候选材料。     

平板太阳能集热器热损系数及稳定性研究

为分析空晒对平板太阳能集热器热损的影响,通过准稳态的测试方法,得出3种涂层(蓝膜、黑铬、阳极氧化)集热器的热性能.此外,也分析了总热损系数随吸热板的平均温度、环温和风速等因素的变化趋势.分析结果表明,经过长期的空晒老化,蓝膜、黑铬和阳极氧化太阳能集热器的总热损系数分别为5.072、5.246和5.996 W/(m2·K...     

PMMA+LiClO4有机薄膜的离子导电性能

用PMMA预聚合单体与LiClO4粉末以不同比例直接混合均匀,固化成3mm厚的板,以它为靶,在纯氩气气氛及rf-溅射沉积条件下制备各种薄膜,用双电层电容常数法研究它们的离子导电性能.在室温下测试,外加信号120mV,频率400Hz.实验结果表明,当氩气压强(PAr)为4.7-7.2Pa,靶掺杂质量比为10%,射频功率密度为3.9-4.2W/cm2时得到的薄膜为离子导体.当氩气压强为6.0Pa,射频功率密度为4.24W/cm2时,膜的双电层电容常数为7.0×10-2μf/cm2,离子导电性能最好,其电阻率>1011Ω.cm.利用该离子导体薄膜制备的可变反射电致变色镜,Al(40nm)/α-WO3(100nm)/PMMA+LiClO4(160nm)/NiO(80nm)/ITO/glass,着色态和漂白态可见光平均反射比分别为0.23和0.69.利用红外光谱(1900-500cm-1)对纯PMMA和PMMA+LiClO4离子导体进行分析,发现离子导体膜"-C-O-CH3"侧链的吸收峰在1185.7cm-1,非离子导体膜的吸收峰在969.2cm-1处,前者侧链具有较强的极性.     

AlN薄膜对太阳能吸收率的研究

采用磁控溅射方法,在高纯氩气和氮气混合气氛下成功制备出Al(W)-AlN系太阳能选择性吸收薄膜。借助吸收光谱分析,比较了Al、W两种反射层材料上制备单层AlN和多层AlN薄膜的光谱吸收特性。结果表明:多层AlN薄膜比单层AlN薄膜的吸收性能好;W比Al更适合做反射面材料,W-渐变型多层AlN膜系对太阳能的吸收率可达到80%以上。