一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法

文檔序號：2473882閱讀：186來源：國知局

專利名稱：一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法
技術領域：
本發明屬于太陽能利用技術領域，具體涉及一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法。
背景技術：
太陽光譜選擇性吸收涂層在可見-近紅外波段具有高吸收率，在紅外波段具有低發射率的功能薄膜，是用于太陽能集熱器，提高光熱轉換效率的關鍵。隨著太陽能熱利用需求和技術的不斷發展，太陽能集熱管的應用范圍從低溫應用(彡IO(TC)向中溫應用 (IOO0C -3500C )和高溫應用(350°C -500°C )發展，以不斷滿足海水淡化、太陽能發電等中高溫應用領域的使用要求。對于集熱管使用的選擇性吸收涂層也要具備高溫熱穩定性，適應中高溫環境的服役條件。對于太陽能選擇性吸收涂層目前已研究和廣泛使用了黑鉻、陽極氧化著色 Ν -Α1203以及具有成分漸變特征的SS-C/SS(不銹鋼)和A1-N/A1等膜系，應用于溫度在 200°C以內的平板型集熱裝置的集熱管表面。但在中高溫條件下，由于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。為了提高中高溫服役條件下選擇性吸收涂層的熱穩定性，Mo-A1203/Cu、 SS-A1N/SS等材料體系得到了研究和發展，采用了雙靶或多靶金屬陶瓷共濺射技術，其中 Mo-Al203/Cu體系的特點是MO-A1203吸收層具有成分漸變的多亞層結構，A1203層采用射頻濺射方法，SS-A1N/SS體系的特點是吸收層采用了干涉膜結構，使熱穩定性提高。上述涂層在使用溫度350°C -500°C范圍內的聚焦型中高溫集熱管表面獲得了應用。但是金屬陶瓷結構涂層因為金屬原子較多，在高溫下的微觀結構和物理性能都不穩定。而且射頻濺射等工藝沉積速率低，生產周期長，工藝復雜，成本高。對于太陽能的中高溫利用，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涂層及制備技術。

發明內容
本發明的目的在于提供一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法，適用于高溫(30(TC -5000C )工作溫度集熱管，涂層吸收率高、發射率低、熱穩定性好，制備工藝簡便，操作方便，生產周期短，濺射工況穩定。本發明提出一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，包括三層膜，從底層到表面依次為紅外反射層、吸收層和減反射層；第一層紅外反射層為Cu或 Ag膜，位于基體表面，厚度為50 250nm ；第二層吸收層包括兩個亞層結構，兩個亞層均為 Si02+Ti02膜，第一亞層和第二亞層的厚度均為50 lOOnm，第一亞層中SiO2占體積百分比為50 75%，其余為TiO2，第二亞層SiO2的體積百分比為30 50%，其余為TiO2，其中第一亞層與第一層紅外反射層相鄰，第二亞層與第三層減反射層相鄰；第三層減反射層為SiO2膜，厚度為40 80nm。本發明提出一種具有SiO2和TiO2的高溫太陽能選擇性吸收涂層的制備方法，包括以下幾個步驟步驟一在基體上制備第一層紅外發射層；采用純金屬靶直流或中頻磁控濺射方法，純金屬靶為Cu靶或Ag靶，以Ar氣作為濺射氣體制備，基體采用高速鋼，濺射前將真空室預抽本底真空至4X 10_3 5X 10_3Pa，通入惰性氣體Ar氣作為濺射氣氛，Ar氣流量為100 HOsccm，調整濺射距離為130 150mm，調節濺射氣壓為3X 10—1 4X KT1Pa,開啟純金屬靶的濺射靶電源，調整濺射電壓為380 450V，濺射電流為8 10A，利用直流磁控濺射方式制備，濺射涂層厚度為50 250nm，得到第一層紅外發射層；步驟二在第一層紅外發射層上制備第二層吸收層；采用金屬Ti靶和Si靶中頻磁控濺射方法，將真空室預抽本底真空至4X 10_3 5X l(T3Pa，然后通入Ar、02的混合氣，Ar的流量為90 140sccm，02的流量為20 30sccm，調節濺射氣壓為3X 10—1 5X KT1Pa,分別開啟Ti和Si靶電源，濺射時，調整Ti靶濺射電壓為480 530V，濺射電流為6 8A，Si靶濺射電壓為600 750V，濺射電流為5 7A，在第一層紅外反射層上制備第一亞層Si02+Ti02膜，厚度為50 IOOnm ；增加O2的流量為30 50SCCm，調節Si靶濺射電壓為600 750V，濺射電流為4 5A，其他各個參數不變，在第一亞層Si02+Ti02膜上繼續濺射得到第二亞層Si02+Ti02膜，厚度為50 IOOnm ；步驟三在第二層上制備第三層減反射層；采用Si靶，濺射前將真空室預抽本底真空至4X 10_3 5X 10_3Pa，以Ar氣作為濺射氣體，通入O2作為反應氣體制備，O2的流量為20 40SCCm調節Ar與O2流量比為 1. 5 1 2. 5 1，調整濺射距離為130 150mm，調節濺射氣壓為3X 10—1 5 X ICT1Pa, 濺射時，調整濺射電壓為700 800V，濺射電流為8 10A，利用中頻磁控濺射方式得到厚度為40 SOnm的SiO2膜，得到第三層減反射層。本發明的優點在于本發明所提供的選擇性吸收涂層由金屬紅外反射層、雙陶瓷結構Si02+Ti02的混合物組成的雙干涉吸收層和陶瓷減反射層組成，具有可見_紅外光譜高吸收率，紅外光譜低發射率的特點，由于金屬原子的減少，使得這種新型雙陶瓷結構高溫選擇性吸收涂層具有良好的中高溫熱穩定性。該涂層制備工藝簡便、操作方便、易于控制、縮短生產周期，與選擇性吸收涂層由 Nb紅外反射層、Nb與Al2O3的混合物組成的雙干涉吸收層和Al2O3減反射層相比較，本涂層的金屬原子含量小，在高溫下的微觀結構和物理性非常維持穩定，靶材比較常見，應用范圍比較廣，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。適用于中高溫工作溫度的太陽能集熱管。

圖1 本發明提供的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層的結構示意圖2 本發明提供的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層的制備方法流程圖。
具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。本發明提供的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，結合剖面如圖1所示，涂層包括三層膜，從底層到表面依次為紅外反射層、吸收層和減反射層；第一層紅外反射層為Cu或Ag膜，位于基體表面，厚度為50 250nm ；第二層吸收層包括兩個亞層結構，兩個亞層均為Si02+Ti02膜，第一亞層和第二亞層的厚度均為50 lOOnm，第一亞層和第二亞層的厚度可以相等也可以不相等；第一亞層中SiO2的體積百分比為50 75%，其余為TiO2，第二亞層SiO2的體積百分比為30 50%，其余為TiO2 ；其中第一亞層與第一層紅外反射層相鄰，第二亞層與第三層減反射層相鄰；第三層減反射層為 SiO2膜，厚度為40 80nm。本發明提供的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構太陽能選擇性吸收涂層在大氣質量因子AMI. 5條件下，涂層吸收率為95.6%，法向發射率為0.08。進行真空退火處理，在2X10_2Pa真空度下，經350°C真空退火1小時后，涂層吸收率為95%，法向發射率為 0. 08，在2X10_2Pa真空度下，經500°C真空退火1小時后，涂層吸收率為94%，法向發射率為 0. 08。本發明提供的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層的制備方法，如圖2所示，包括以下幾個步驟步驟一在基體上制備第一層紅外發射層；采用純金屬靶直流或者中頻磁控濺射方法，純金屬靶為Cu靶或Ag靶(純度均為 99. 99% )，以Ar氣作為濺射氣體制備，基體采用高速鋼。濺射前將真空室預抽本底真空至 4X IO"3 5X 10_3Pa，通入惰性氣體Ar氣作為濺射氣氛，Ar氣流量為100 140sccm，調整濺射距離為130 150mm，調節濺射氣壓為3X ICT1 4X KT1Patj開啟純金屬靶的濺射靶電源，調整濺射電壓為380 450V，濺射電流為8 10A，利用直流磁控濺射方式制備，濺射涂層厚度為50 250nm，得到第一層紅外發射層，該層對紅外波段光譜具有高反射特性，發射率低；步驟二在第一層紅外發射層上制備第二層吸收層；采用金屬Ti靶和Si靶(純度99. 99%)中頻磁控濺射方法，首先，將真空室預抽本底真空至4X 10_3 5X 10_3Pa，同時然后通入Ar、O2的混合氣，Ar的流量為90 140sccm， O2的流量為20 30SCCm，調節濺射氣壓為3 X IO"1 5 X KT1Pa,分別開啟Ti和Si靶電源，濺射時，調整Ti靶濺射電壓為480 530V，濺射電流為6 8A，Si靶濺射電壓為600 750V，濺射電流為5 7A，在第一層紅外反射層上制備第一亞層Si02+Ti02膜，厚度為50 IOOnm ；增加O2的流量為30 50SCCm，調節Si靶濺射電壓為600 750V，濺射電流為4 5A，其他各個參數不變，在第一亞層Si02+Ti02膜上繼續濺射得到第二亞層Si02+Ti02膜，厚度為50 IOOnm ；第一亞層和第二亞層除自身對太陽光譜具備固有吸收特性外，還形成干涉吸收效應，加強了涂層的光吸收作用；步驟三在第二層上制備第三層減反射層；采用Si靶(純度99.99 %)，濺射前將真空室預抽本底真空至4X10—3 5 X IO-3Pa,以Ar氣作為濺射氣體，通入O2作為反應氣體制備，O2的流量為20 40sCCm，調節Ar與O2流量比為1.5 1 2.5 1，調整濺射距離為130 150mm，調節濺射氣壓為 3 X IO"1 5 X KT1Pa,濺射時，調整濺射電壓為700 800V，濺射電流為8 10A，利用中頻磁控濺射方式制備得到厚度為40 SOnm的SiO2膜即第三層減反射層。第三層減反射層具有增透、耐磨、抗氧化的作用。實施例1 本實施例提供一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構太陽能選擇性吸收涂層，該涂層包括三個涂層，分為第一層紅外反射層、第二層吸收層、第三層減反射層，第一層厚度為 150nm，第二層總厚度為140nm，其中第一亞層厚度為80nm，第二亞層厚度為60nm，第一亞層中SiO2的體積百分比為60%，其余為TiO2 ；第二亞層SiO2的體積百分比為40%，其余為 TiO2 ；第三層厚度為50nm。制備上述的具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構太陽能選擇性吸收涂層的方法，包括以下幾個步驟步驟一在基體上制備第一層紅外發射層；選用純度99. 99%的Cu靶，基材使用高速鋼。濺射前將真空室預抽本底真空至 4. 5 X 10_3，通入惰性氣體Ar作為濺射氣氛，Ar氣流量為120sCCm，調整濺射距離為140mm，調節濺射氣壓為4. 3X li^Pa。開啟Cu靶，調整濺射電壓為400V，濺射電流為8A，利用直流濺射方式制備150nm厚的Cu膜；步驟二在第一層紅外發射層上制備第二層吸收層；采用金屬Si靶和Ti靶中頻磁控濺射方法，將真空室預抽本底真空至4X 10_3Pa，同時通入Ar、O2的混合氣，Ar的流量為llOsccm，O2的流量為20sCCm，調節濺射氣壓為 5X KT1Pa,分別開啟Ti和Si靶電源，調整Ti靶濺射電流為8A，電壓為530V, Si靶濺射電流為6. 3A，電壓為670V，在Cu膜上制備80nm厚的第一亞層Si02+Ti02膜；調節O2的流量為30sCCm，調節Si靶濺射電流為4. 5A，濺射電壓為620V，繼續制備厚度為60nm的第二亞層Si02+Ti02薄膜；步驟三在第二層上制備第三層減反射層；選用純度99. 99%的Si靶，濺射前將真空室預抽本底真空至4. 5X10_3Pa，同時通入Ar、O2混合氣，調節Ar與O2流量比為2 1，調整濺射距離為145mm，調節濺射氣壓為3X ICT1Pa,濺射時，調整濺射電流為8. 3A，濺射電壓為750V，利用中頻磁控濺射方式制備 50nm 厚 SiO2 膜。本實施例制備的太陽能選擇性吸收涂層的性能如下在大氣質量因子AMI. 5條件下，涂層吸收率為95. 6%，法向發射率為0. 08。進行真空退火處理，在2 X IO-2Pa真空度下，經350°C真空退火1小時后，涂層吸收率為95. 6%，法向發射率為0. 08，在2X ICT2Pa真空度下，經500°C真空退火1小時后，涂層吸收率為95. 3%，法向發射率為0. 08。實施例2 本實施例提供的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，該涂層包括三層膜，從底層到表面依次為紅外反射層、吸收層和減反射層；第一層紅外反射層為Cu膜，厚度為50nm ；第二層吸收層包括兩個亞層結構，兩個亞層均為Si02+Ti02膜，第一亞層和第二亞層的厚度均為50nm，第一亞層中SiO2的體積百分比為50%，其余為TiO2, 第二亞層SiO2的體積百分比為30%，其余為TiO2 ；其中第一亞層與第一層紅外反射層相鄰，第二亞層與第三層減反射層相鄰；第三層減反射層為SiO2膜，厚度為40nm。上述的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層的制備方法，包括以下幾個步驟步驟一在基體上制備第一層紅外發射層；采用純金屬靶直流或者中頻磁控濺射方法，純金屬靶為Cu靶(純度99. 99% )，以 Ar氣作為濺射氣體制備，基體采用高速鋼。濺射前將真空室預抽本底真空至4X 10_3，通入惰性氣體Ar氣作為濺射氣氛，Ar氣流量為lOOsccm，調整濺射距離為130mm，調節濺射氣壓為3X10^1開啟純金屬靶的濺射靶電源，調整濺射電壓為380V，濺射電流為8A，利用直流磁控濺射方式制備，濺射涂層厚度為50nm，得到第一層紅外發射層，該層對紅外波段光譜具有高反射特性，發射率低；步驟二在第一層紅外發射層上制備第二層吸收層；采用金屬Ti靶和Si靶(純度99. 99%)中頻磁控濺射方法，首先，將真空室預抽本底真空至4X 10_3Pa，同時然后通入Ar的混合氣，Ar的流量為90sCCm，O2的流量為20sCCm，調節濺射氣壓為3 X KT1Pa,分別開啟Ti和Si靶電源，濺射時，調整Ti靶濺射電壓為480V，濺射電流為6A，Si靶濺射電壓為600V，濺射電流為5A，在第一層紅外反射層上制備第一亞層Si02+Ti02膜，厚度為50nm;增加O2的流量為30sCCm，調節Si靶濺射電壓為600V，濺射電流為4A，其他各個參數不變，在第一亞層Si02+Ti02膜上繼續濺射得到第二亞層Si02+Ti02膜，厚度為50nm ；第一亞層和第二亞層除自身對太陽光譜具備固有吸收特性外，還形成干涉吸收效應，加強了涂層的光吸收作用；步驟三在第二層上制備第三層減反射層；采用Si靶(純度99. 99% )，濺射前將真空室預抽本底真空至4X 10_3Pa，以Ar氣作為濺射氣體，通入O2作為反應氣體制備，O2的流量為25SCCm調節Ar與O2流量比為1.5 1，調整濺射距離為130mm，調節濺射氣壓為3 X ICT1Pa,濺射時，調整濺射電壓為700V，濺射電流為8A，利用中頻磁控濺射方式制備得到厚度為40nm的SiO2膜即第三層減反射層。第三層減反射層具有增透、耐磨、抗氧化的作用。實施例3 本實施例提供的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，涂層包括三層膜，從底層到表面依次為紅外反射層、吸收層和減反射層；第一層紅外反射層為Ag膜，厚度為250nm ；第二層吸收層包括兩個亞層結構，兩個亞層均為3丨02+1102膜，第一亞層和第二亞層的厚度均為lOOnm，第一亞層中SiO2的體積百分比為75%，其余為TiO2，第二亞層SiO2的體積百分比為50%，其余為TiO2 ；其中第一亞層與第一層紅外反射層相鄰，第二亞層與第三層減反射層相鄰；第三層減反射層為SiO2膜，厚度為80nm。上述的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層的制備方法，包括以下幾個步驟
步驟一在基體上制備第一層紅外發射層；采用純金屬靶直流或者中頻磁控濺射方法，純金屬靶為Ag靶(純度99. 99% )，以 Ar氣作為濺射氣體制備，基體采用高速鋼。濺射前將真空室預抽本底真空至5X 10_3Pa，通入惰性氣體Ar氣作為濺射氣氛，Ar氣流量為HOsccm，調整濺射距離為150mm，調節濺射氣壓為4X10^3。開啟純金屬靶的濺射靶電源，調整濺射電壓為450V，濺射電流為10A，利用直流磁控濺射方式制備，濺射涂層厚度為250nm，得到第一層紅外發射層，該層對紅外波段光譜具有高反射特性，發射率低；步驟二在第一層紅外發射層上制備第二層吸收層；采用金屬Ti靶和Si靶(純度99. 99% )中頻磁控濺射方法，首先，將真空室預抽本底真空至5X10_3Pa，同時然后通入Ar、O2的混合氣，Ar的流量為HOsccm，O2的流量為 30sCCm，調節濺射氣壓為5X ICT1Pa,分別開啟Ti和Si靶電源，濺射時，調整Ti靶濺射電壓為530V，濺射電流為8A，Si靶濺射電壓為750V，濺射電流為7A，在第一層紅外反射層上制備第一亞層Si02+Ti02膜，厚度為IOOnm ；增加O2的流量為50sCCm，調節Si靶濺射電壓為750V，濺射電流為5A，其他各個參數不變，在第一亞層Si02+Ti02膜上繼續濺射得到第二亞層Si02+Ti02膜，厚度為IOOnm ；第一亞層和第二亞層除自身對太陽光譜具備固有吸收特性外，還形成干涉吸收效應，加強了涂層的光吸收作用；步驟三在第二層上制備第三層減反射層；采用Si靶(純度99. 99%)，濺射前將真空室預抽本底真空至5\10-節以Ar氣作為濺射氣體，通入O2作為反應氣體制備，O2的流量為30SCCm調節Ar與O2流量比為2. 5 1，調整濺射距離為150mm，調節濺射氣壓為5 X KT1Pa,濺射時，調整濺射電壓為800V，濺射電流為10A，利用中頻磁控濺射方式制備得到厚度為SOnm的SiO2膜即第三層減反射層。實施例4 本實施例提供的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，涂層包括三層膜，從底層到表面依次為紅外反射層、吸收層和減反射層；第一層紅外反射層為Cu膜，厚度為150nm ；第二層吸收層包括兩個亞層結構，兩個亞層均為Si02+Ti02膜，第一亞層和第二亞層的厚度均為75nm，第一亞層中SiO2的體積百分比為60%，其余為TiO2，第二亞層SiO2的體積百分比為40%，其余為TiO2 ；其中第一亞層與第一層紅外反射層相鄰，第二亞層與第三層減反射層相鄰；第三層減反射層為3丨02膜，厚度為 60nmo本實施例提供的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層的制備方法，包括以下幾個步驟步驟一在基體上制備第一層紅外發射層；采用純金屬靶直流或者中頻磁控濺射方法，純金屬靶為Cu靶(純度99. 99% )，以 Ar氣作為濺射氣體制備，基體采用高速鋼。濺射前將真空室預抽本底真空至4. 5X IO-3Pa, 通入惰性氣體Ar氣作為濺射氣氛，Ar氣流量為120sCCm，調整濺射距離為140mm，調節濺射氣壓為3. SXlO-1Pa0開啟純金屬靶的濺射靶電源，調整濺射電壓為410V，濺射電流為9A，利用直流磁控濺射方式制備，濺射涂層厚度為150nm，得到第一層紅外發射層，該層對紅外波段光譜具有高反射特性，發射率低；
步驟二在第一層紅外發射層上制備第二層吸收層；采用金屬Ti靶和Si靶(純度99. 99% )中頻磁控濺射方法，首先，將真空室預抽本底真空至4. 5 X10_3Pa，同時然后通入Ar、O2的混合氣，Ar的流量為115sCCm，02的流量為 25sCCm，調節濺射氣壓為4X ICT1Pa,分別開啟Ti和Si靶電源，濺射時，調整Ti靶濺射電壓為505V，濺射電流為7A，Si靶濺射電壓為675V，濺射電流為6A，在第一層紅外反射層上制備第一亞層Si02+Ti02膜，厚度為75nm ；增加O2的流量為40sCCm，調節Si靶濺射電壓為675V，濺射電流為4. 5A，其他各個參數不變，在第一亞層Si02+Ti02膜上繼續濺射得到第二亞層Si02+Ti02膜，厚度為75nm ；第一亞層和第二亞層除自身對太陽光譜具備固有吸收特性外，還形成干涉吸收效應，加強了涂層的光吸收作用；步驟三在第二層上制備第三層減反射層；采用Si靶(純度99. 99% ),濺射前將真空室預抽本底真空至4. 5X 10_3Pa，以Ar 氣作為濺射氣體，通入O2作為反應氣體制備，O2的流量為40SCCm，調節Ar與O2流量比為 2 1，調整濺射距離為140mm，調節濺射氣壓為4X10’^濺射時，調整濺射電壓為750V，濺射電流為9A，利用中頻磁控濺射方式制備得到厚度為60nm的SiO2膜即第三層減反射層。第三層減反射層具有增透、耐磨、抗氧化的作用。
權利要求
1.一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，其特征在于所述的涂層包括三層膜，從底層到表面依次為紅外反射層、吸收層和減反射層；第一層紅外反射層為Cu或Ag膜，位于基體表面，厚度為50 250nm ；第二層吸收層包括兩個亞層結構，兩個亞層均為3丨02+1102膜，第一亞層和第二亞層的厚度均為50 lOOnm，第一亞層和第二亞層可以等厚或不等厚，第一亞層中SiO2占體積百分比為50 75%，其余為TiO2，第二亞層SiO2的體積百分比為30 50%，其余為TiO2，其中第一亞層與第一層紅外反射層相鄰，第二亞層與第三層減反射層相鄰；第三層減反射層為SiO2膜，厚度為40 80nmo
2.根據權利要求1所述的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，其特征在于所述的涂層在大氣質量因子AMI. 5條件下，其吸收率為95. 6%，法向發射率為0. 08。
3.根據權利要求1所述的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，其特征在于所述的涂層在2XlCT2Pa真空度下，經350°C真空退火1小時后，其吸收率為95%，法向發射率為0. 08。
4.根據權利要求1所述的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，其特征在于所述的涂層在2XlCT2Pa真空度下，經50(TC真空退火1小時后，其吸收率為94%，法向發射率為0. 08。
5.一種權利要求1所述的一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層的制備方法，其特征在于具體包括以下幾個步驟步驟一在基體上制備第一層紅外發射層；采用純金屬靶直流或中頻磁控濺射方法，純金屬靶為Cu靶或Ag靶，以Ar氣作為濺射氣體制備，基體采用高速鋼，濺射前將真空室預抽本底真空至4X10_3 5X10_3Pa，通入惰性氣體Ar氣作為濺射氣氛，Ar氣流量為100 HOsccm，調整濺射距離為130 150mm，調節濺射氣壓為3ΧΚΓ1 4X10^3，開啟純金屬靶的濺射靶電源，調整濺射電壓為380 450V，濺射電流為8 10A，利用直流磁控濺射方式制備，濺射涂層厚度為50 250nm，得到第一層紅外發射層；步驟二在第一層紅外發射層上制備第二層吸收層；采用金屬Ti靶和Si靶中頻磁控濺射方法，將真空室預抽本底真空至4X 10_3 5X l(T3Pa，然后通入Ar、02的混合氣，Ar的流量為90 140sccm，02的流量為20 30sccm，調節濺射氣壓為3X 10—1 5X KT1Pa,分別開啟Ti和Si靶電源，濺射時，調整Ti靶濺射電壓為480 530V，濺射電流為6 8A，Si靶濺射電壓為600 750V，濺射電流為5 7A，在第一層紅外反射層上制備第一亞層Si02+Ti02膜，厚度為50 IOOnm ；增加O2的流量為30 50SCCm，調節Si靶濺射電壓為600 750V，濺射電流為4 5A，其他各個參數不變，在第一亞層Si02+Ti02膜上繼續濺射得到第二亞層Si02+Ti02膜，厚度為 50 IOOnm ；步驟三在第二層吸收層上制備第三層減反射層；采用Si靶，濺射前將真空室預抽本底真空至4X10_3 5X10_3Pa，以Ar氣作為濺射氣體，通入O2作為反應氣體制備，O2的流量為20 40sCCm，調節Ar與O2流量比為1.5 1 2. 5 1，調整濺射距離為130 150mm，調節濺射氣壓為3 X 10—1 5 X KT1Pa,濺射時，調整濺射電壓為700 800V，濺射電流為8 10A，得到厚度為40 80nm的SiO2膜構成的第三層減反射層。
全文摘要
本發明提出一種具有SiO2和TiO2的雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法，屬于太陽能利用技術領域。所述的涂層從底層到表面依次為紅外反射層、吸收層和減反射層；第一層紅外反射層為Cu或Ag膜，厚度為50～250nm；第二層吸收層包括兩個亞層結構，兩個亞層均為SiO2+TiO2膜，第三層減反射層為SiO2膜，厚度為40～80nm。本發明所提供的涂層具有可見-紅外光譜高吸收率，紅外光譜低發射率的特點，具有良好的中高溫熱穩定性，且該涂層制備工藝簡便、操作方便、易于控制、縮短生產周期，本涂層的金屬原子含量小，在高溫下的微觀結構和物理性非常維持穩定，靶材比較常見，應用范圍比較廣，成型性能好。
文檔編號B32B9/04GK102328475SQ2011102433
公開日2012年1月25日申請日期2011年8月23日優先權日2011年8月23日
發明者劉雪蓮, 張秀廷, 楊興, 陳步亮申請人:北京天瑞星真空技術開發有限公司

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