直流磁控溅射制备太阳光谱选择性吸收TiN薄膜

以直流反应磁控溅射方法作为制备手段,选择Ti为靶材,以氩气作为工作气体、氮气为反应气体,在Si(111)基底上制备太阳光谱选择性吸收薄膜TiN,使之具有较好的光谱选择吸收特性。研究发现:在其它工艺参数保持不变的情况下,溅射气压在0.35～1.50Pa范围内,都能制备出(200)择优取向的立方相TiN。而当溅射气压为0.35Pa时沉积的薄膜致密、均匀,色泽金黄,膜厚为132nm,结晶性最好,电阻率最低为33.8μΩ·cm(接近块体氮化钛电阻率)。在可见-近红外光区(波长400～1000nm)的平均吸收率α=0.83,最高红外反射率R=0.90。通过对膜层结构、膜厚、吸收率及反射率的分析,制备的TiN薄膜光谱选择性吸收特性良好,具有很高的应用价值。可用于太阳集热器的吸热表面,并可直接作为光热转换建筑材料。     

中高温太阳选择性吸收表面

８０年代以来,太阳选择性吸收表面的研究与应用有了很大发展,选择性吸收表面在太阳房、热水器上已广泛应用。然而,目前太阳能热利用一般局限在低温（＜１００℃),随着能源短缺和环境污染问题的日益加剧,太阳能的应用领域必将向中高温应用发展,而研制开发中高温太阳选择性吸收表面将成为关键。１材料根据太阳选择性吸收原理,选择性吸收材料大致可分为以下几种类型:具有本征特性的选择性吸收材料,多层膜,不均匀粒子膜,表面微孔穴。目前,作为中高温选择性吸收表面研究最多的金属陶瓷薄膜即属于不均匀粒子膜,本文主要对其进行一些介绍。所谓粒子…     

新型太阳光谱选择性吸收涂层的热稳定性

利用铝合金靶 (LY13) 在氩气和空气气氛中进行直流反应溅射 ,可以得到渐变型或干涉型太阳光谱选择性吸收涂层。当氩气与空气之比大于 0 14～ 0 16时得到由AlxOy 和AlNx 组成的纯介质膜 (AlxOy AlNx)其折射率 (n)和消光系数 (k)分别为 1 6 5～ 1 88和 0 0 0 2～ 0 .0 0 5。将AlxOy AlNx 膜和纯AlN膜作为减反射膜分别沉积在具有相同吸收层的样品上 ,在真空压强 4 5× 10 3 Pa,4 0 0℃下烘烤 30min ,AlxOy AlNx 比AlN更稳定。在高硼硅玻璃和抛光不锈钢上 ,沉积了厚度约为 2 5 0nm的吸收涂层 (AlxOy AlNx Al)和 6 0nm厚的减反射层 (AlxOy AlNx)构成太阳光谱选择性表面。真空中 4 0 0℃、5 0 0℃、6 0 0℃ ,烘烤 30min后 ,其α/ε反而由 11 4升高至 14 4 6 ;5 5 0℃烘烤4 0h与 4 5 0℃烘烤 10h相比仅仅发射率稍微有点升高 ,其吸收比不变。试样在空气中 35 0℃烘烤 10h与真空中4 5 0℃烘烤 10h的结果相当接近 ,它们的α/ε分别是 13 0和 13 2 9。     

先进太阳选择性吸收涂层的发展

槽式抛物面太阳场运行温度的提高,由400℃至＞450℃,能增加总太阳发电效率和减小槽式抛物面发电厂的发电成本.当前的太阳选择性涂层不具备在较高工作温度所需的稳定性和工作性能.本文目的是开发更有效的太阳选择性涂层,在高于450℃时有高的太阳吸收比(α＞0.96)和低的热发射比(在450℃时,ε＜0.07),他们在高于450℃是热稳定的,在空气中是理想的,且具有改善了耐久性和生产制造性,因此减少了成本,利用计算机辅助光学设计软件,使多层太阳选择涂层具有超过目标的光学性能(吸收比为0.959,450℃时发射比为0.070)和比一般商业涂层有更低的热损失,那些具有高热稳定性的材料用计算机模型化了,这些超过设定的目标1％的发射比约等于1.2％吸收比.关键问题是沉积涂层的方法,为了沉积这单独的一层层薄膜,为了模型化的选择性多层结构的原型,使用由离子束辅助(IBAD)和电子束(电子束)共同沉积,这是由于它的灵活性和低的材料成本,实验工作聚焦在模型化的高温太阳选择性涂层;沉积一个个单层和模型化的涂层;测量光、热、形貌和成分等性质,并利用数据使模型化和沉积特性的有效性;涂层再优化;测量涂层工作性能和耐久性,将描述开发一个耐久的和先进的选择性涂层的过程.     

一种磁控溅射制备的太阳选择性吸收涂层的开发与应用研究

以自主研制的采用磁控溅射制备的太阳选择性吸收涂层为研究对象,通过实验测试的方法,对该太阳选择性吸收涂层的光热性能进行了对比和验证。研究结果表明,该太阳选择性吸收涂层具有太阳吸收比高、发射比低、耐高温、抗老化等优点;将该涂层应用在平板型太阳能集热器上,能够明显提高太阳能集热器的瞬时效率。采用磁控溅射制备的太阳选择性吸收涂层的平板型太阳能集热器可以广泛应用于太阳能清洁采暖、太阳能制冷、工业用热、农业用热等领域。     

太阳选择性吸收涂层的中温法向发射比测试对比

采用紫外-可见光-红外分光光度计、傅里叶红外光谱仪,在室温条件下,测量Mo-SiO2太阳选择性吸收涂层在空气300℃退火前后0.34～25.00μm波长范围内的近法向反射光谱曲线。假设室温和高温条件下光谱反射特性不变,根据基尔霍夫定律计算出涂层在不同温度下的法向发射比。采用辐射计法,测量同一片样品在200℃、300℃时的法向发射比,两种方法得出的数值差异仅为0.02～0.03。经误差分析发现,在保证涂层退火前后反射光谱曲线不变、工作温度不超过300℃的情况下,基于室温反射光谱曲线和中温辐射计法的结果在测试仪器的误差范围内基本等效。     

太阳光谱选择性吸收涂层制备工艺探讨

探讨粘结层、吸收层、减反射层的制备工艺及基底粗糙度状态对太阳选择性吸收涂层性能的影响。采用磁控溅射法,以SS/AlN涂层为例,制备太阳光谱选择性吸收涂层,并测试性能。结果表明：合适的制备工艺可以提高膜层的结合力和涂层的整体性能,胶带粘贴无脱落,吸收比96%,500℃发射比10.5%,并证实基底的粗糙度对涂层的发射率基本无影响。     

中温太阳光谱选择性PbS涂层制备

对现有的中温太阳光谱选择性PbS涂层制备方法加以改进,直接在预处理过的铜片上化学镀PbS。首先,考察了反应温度、反应物浓度、加碱量和反应时间等对PbS涂层太阳吸收率α的影响,得到了制备PbS涂层的优化条件;然后,在PbS涂层上涂敷TiO2作为保护层,以延缓PbS涂层的氧化,对两种涂层表面进行了XPS和SEM分析。实验结果证明,在不明显影响吸收率的情况下,TiO2/PbS涂层的耐热性能、耐腐蚀性和耐磨性能比单纯PbS涂层有明显提高,从而达到既降低发射率又延缓涂层寿命的目的。     

太阳选择性吸收涂层认识纲要（下）

4）新工艺方法：有郭射宇博士（江苏吴江科技创业园）提出的气流溅射法、德国安铝使用的热熔胶法等,相关图谱如图6所示。由图6可知,     

墨绿色太阳能选择性吸收涂层

报道了一种墨绿色太阳能选择性吸收涂层，其太阳吸收率α＝０．９４－０．９６，红外发射率ε＝０．３７￣０．３９。研究了吸光剂酞菁绿与Ｆｅ３ＣｕＯ５的光性互补效应及其配比对涂层光学性能和色相的影响。     

钼黑太阳能选择性吸收涂层的研制

利用NH_4Cl、(NH_4)_6Mo_7O_(24)·4H_2O的水溶液为原料液在经过预处理后的铝或铝合金基片上进行化学沉积,制备钼黑太阳光谱选择性涂层。实验考察了反应时间、反应温度、反应溶液的pH值和表面预处理方式等对涂层太阳吸收率α的影响,得到了制备钼黑涂层的优化条件,并对涂层表面进行了XPS及SEM表征。实验结果表明,涂层由Mo_xO_y组成,Mo的化学态介于 4～ 6之间;铝基片制得的涂层的吸收率明显高于铝合金基片;反应温度和反应时间对于涂层的吸收率影响较为明显;基片经碱性预处理后涂层的太阳吸收率优于酸性预处理。     

Ag-Al2O3太阳能选择性吸收涂层的研制

用Ag-Al2O3金属陶瓷作为吸收层材料,采用磁控溅射镀膜方法,制备出选择吸收性能优异的太阳能选择性吸收涂层.制备不同填充因子的单层Ag-Al2O3复合膜.光谱测试结果表明:薄膜具有表面等离子体共振(SPR)特征吸收峰,对太阳光谱的吸收能力在一定范围内随填充因子的增大而增强.通过不同的膜系制备参数,分析高掺杂层厚度及填充因子对涂层光谱特性的影响.结果表明,厚度的增加使反射光谱第一干涉极小点红移,填充因子的增大会削弱干涉效应,使干涉峰或干涉谷变平坦甚至消失.     

磁控反应溅射Ni-Cr选择性吸收薄膜

以铜和镍铬合金为靶材,用磁迭反应溅射法制备具有干涉效应的Ｎｉ－Ｃｒ选择性吸收薄膜,用ＡＥＳ,ＴＥＭ研究薄膜的结构和组成。结果表明,薄膜由１０ｎｍ大小的颗粒组成,太阳吸收比αｓ＝０．９３,发射率εｎ＝０．０６３,具有良好的选择性。     

新型太阳能彩色选择性吸收涂层的研制

彩色太阳能吸收涂层可与建筑物及其外部环境相协调。采用适宜的电解液及工艺参数,利用三步电解着色法制备了-红色系太阳能彩色吸收涂层,并与二步电解法进行对比。结果表明,利用三步电解着色法制备的涂层,光学性能有了很大提高,太阳吸收比从0．5～0．6提高到0．8以上,热发射率由原来的0．4～0．5降低到0．35～0．40。该工艺可获得一系列装饰性较强的红色吸收涂层,具有潜在的应用前景。     

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。     

干涉型太阳选择性吸收涂层的光学性能设计

利用等效媒质理论对铝复合单层膜的光学性能进行了计算并以此为基础优化设计了具有干涉效应的铝复合选择性吸收涂层，该吸收层为两层时膜系谱曲线具有明显的干涉效应，与多层吸收层膜系相比其发射率低，吸收率二者相同，随温度的升高，发射率的变化前者较后者缓慢，实际制备了金属填充因子ｆａｌ为０．３８，０．２４的铝复合膜为吸收层，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３为减反射膜构成的膜系，其光谱线曲线与优化的理论曲线吻合较好。     

空心镍球在太阳能吸热涂层上的研究应用

将超细空心镍粉与丙烯酸树脂混合制成涂料,采用浸沾法制备太阳能选择性吸收涂层并测试涂层的光学性能.测试结果表明,涂层有很高的吸收率(0.98),可能由于丙烯酸树脂或者涂层过厚的原因,涂层有比较高的发射率.涂层的吸收率会随着镍粉粒径的增大而减小,发射率则随着涂层的厚度增大而增大,与镍粉粒径无关.