一种廉价的太阳能集热器用选择性涂层制备方法

太阳能作为取之不尽，用之不竭的绿色能源，受到人们的广发关注。太阳能的利用包括光热、光电、光化学等，其中光热利用是太阳能利用最为传统和有效的方式之一。太阳能集热器就是太阳能光热利用的关键元件之一，要使太阳能集热器达到高效热利用的目的，能与太阳光谱匹配同时在热辐射波段具有较小发射率的太阳能选择性涂层就是必不可少的部分之一。目前，制备选择性涂层可以用电镀、喷涂、物理气相沉积和化学气相沉积等多种工艺方法。不同的方法取决于获得选择性的机理不同，归纳起来大体有以下几种：(1)本征吸收膜，某些材料的辐射特性和理想选择性表面的光谱分布较为接近，这种材料主要有两类，一是过渡金属的化合物，包括氧化物、硫化物、碳化物和氮化物，二是半导体材料。通过表面涂刷半导体材料或者加入一些能产生内部散射效应的微粒，可以使临界波长向红外区移动。但是，目前用它作为选择性材料还存在不少问题，如半导体的折射率一般都比较大，影响可见部分的吸收率，必须通过额外的减反射层来降低可见部分的反射率；涂刷的选择性涂层通常因为粘结剂在红外区存在固有的吸收频带导致发射率比较高等；(2)光学干涉膜，利用光干涉原理，在由透明介质膜、吸收膜和金属衬底组成的多层结构中，通过严格控制每层膜的光学厚度，使得太阳辐射在膜系内通过多次反射方式被吸收，长波则被反射。该类薄膜一般通过能够严格控制薄膜厚度的物理气相沉积方法制备，如磁控溅射，热蒸发等。(3)多层渐变膜，该膜是指从表层到底层，膜层由光学常数逐渐增加的膜系构成，膜系的化学成分的浓度或者含量呈现梯度变化，它是利用对入射光学的逐层吸收来达到高吸收的目的。常见的多层渐变膜，如渐变Al-N/Al，多层渐变不锈钢-C/Cu，金属陶瓷膜等；(4)光学陷阱膜，通过控制薄膜表面的形貌和结构，使得它们对短波是粗糙表面，能充分吸收，对长波呈现镜面，反射率很高。目前，商用的太阳能选择性涂层主要为黑铬、黑镍涂层以及Cr-Al2O3金属陶瓷膜等，它们主要采用电化学方法和物理气相沉积的方法制备，由于电化学方法产生的废液容易导致环境的二次污染，同时电化学方法制备的涂层存在高温稳定性差的劣势，使得更加环保的物理气相沉积逐渐成为主流的选择性涂层制备技术，但是物理气相沉积过程都需要在一定的真空度下进行，沉积效率比较低，且存在系统运行成本高等原因，使得选择性涂层成为太阳能集热器中成本比较高的部分，而要降低集热器的成本，大面积的推广和使用太阳能集热器，就必须找到一种廉价并能够大面积制备的太阳能选择性涂层。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项一种廉价的太阳能集热器用选择性涂层制备方法，该技术和现有技术相比具有如下优点和有益效果：该技术所制备的Cu2O选择性涂层通过一步法，在低温条件下，以最小的能耗方式直接生成于具有良好导热性和低发射率的铜基底上，具有成本低，操作简单，可大面积化的优势，同时由于铜基底具有很好的柔性，因此该选择性涂层可以应用于多种异形表面。该技术制备的Cu2O选择性涂层对太阳光的吸收率达到了0.9，同时在100℃的发射率仅为0.086，吸收率与发射率之比大于10，可以与商用选择性涂层的吸收发射比相媲美。该技术制备的Cu2O选择性涂层经过200度加热24小时后，其对太阳光的吸收率为0.75，发射率为0.12，吸收率与发射率之比大于6，仍表现出了良好的光谱选择性特征。本发明制备的Cu2O选择性涂层的最佳使用温度在150℃以下，完全满足低温太阳能集热器的使用要求，现将该一种廉价的太阳能集热器用选择性涂层制备方法及实施例介绍如下供研究交流参考：（811441  341599） 

该项目由华炬新产品研究所技术咨询委员会多位专家根据目前国内该领域最新技术推荐的新技术、新产品、新工艺，包括技术工艺、技术创新、技术配方、方法步骤及实例等方面的推荐，供同仁参考交流，鉴于技术配方的特殊性不接受退款，请根据需要斟酌后支付，谢谢。