專利名稱：一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能吸收膜層，特別是涉及一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸
收膜層。本發(fā)明還涉及一種上述太陽能吸收膜層的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
太陽能利用最直接的有效途徑之一就是把太陽能轉(zhuǎn)化成熱能加以利用，而決定太 陽能集熱器效率的主要因素是集熱器對太陽輻射的吸收能力和集熱器的熱損大小。提高效 率的總原則就是提高集熱器對太陽光輻射的吸收，盡量減少熱損失。而光譜選擇性吸收薄 膜就是對太陽的短波輻射具有良好的吸收性能而本身只有少量的熱損失。因而，使用太陽 光光譜選擇性吸收薄膜便是提高集熱器效率的最有效途徑之一。目前吸收太陽光光譜選擇 性吸收薄膜，主要以下兩形式利用(真空管式，平板式) 真空管式，以三靶磁控濺射的干涉膜為例(此種技術(shù)是同行中最好的一種)，此種 膜層吸收較高，發(fā)射比較低，但是此種膜層在高溫大氣狀態(tài)下容易氧化，變色，膜層脫落。再 加上真空管的弊端，不適合搞太陽能建筑一體化。 平板式太陽能，目前國內(nèi)用的吸收涂層很多，主要有以下幾種噴涂，電泳，天然氧 化鋁(鈦)，從德國進口的鍍膜的吸收翅片。平板式太陽能很容易和建筑一體化，但是平板 式太陽能因為吸收層膜層較差，所以吸收較差，發(fā)射較高，很不適合在北方進行安裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的在于提供一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層。 本發(fā)明的第二個目的在于提供一種上述多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層的
生產(chǎn)方法。 本發(fā)明的第一個目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。 —種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層，其特征在于它包括基片、金屬層、吸 收層和保護層，所述金屬層均勻覆蓋在基片表面上，吸收層均勻覆蓋在金屬層的上面，保護 層均勻覆蓋在吸收層的上面。 為提高設(shè)備的穩(wěn)定性，可在吸收層和保護層之間增設(shè)過渡層，所述過渡層均勻覆
蓋在吸收層的上面，保護層均勻覆蓋在過渡層的上面。 所述的基片為鋼基片或玻璃基片。 所述金屬層為金屬鋁層，所述吸收層為氧化鋁與鋼的混合基膜層，所述保護層為 氧化硅膜層，所述過渡層為氧化硅層。 所述金屬層的厚度為40 60nm，吸收層的厚度為120 220nm，過渡層的厚度為 10 30nm，保護層的厚度為50 100nm。 所述吸收層至下而上分為三層，其中第一吸收層厚度為50 90nm，第二吸收層厚
度為40 70nm，第三吸收層厚度為30 60nm。 本發(fā)明的第二個目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
—種前述的多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟
1、對鋼基片進行清潔處理用濃度為10X的NA0H徹底清洗鋼基片，去除鋼基片表 面的灰塵、污物及氧化物； 2、對鋼基片進行烘干將鋼基片放入烘箱烘烤，至鋼基片完全烘干； 3、對鋼基片進行拋光處理將表面的氧化物，雜質(zhì)，凹凸不平的打磨干凈，露出純
金屬本身的顏色； 4、對鋼基片進行氧化處理將拋光后的鋼基片放入恒溫箱，并在500下保溫1-2小 時，使鋼基片表面生成一層純氧化層； 5、清理鋼基片戴至少五層一次性干凈手套把烘干好的鋼基片放入磁控濺射鍍膜 機內(nèi)；將磁控濺射鍍膜機的鍍膜室真空度抽至5. 0X 10—3pa，起偏壓電源清理基片，首先充 入氬氣使壓強保持在(1 9)—1之間，起偏壓電壓在600v左右，時間3min即可；
6、偏壓清理完鋼基片后，開啟鋼靶，將電流放在30A，2 3min，壓強3. 5—'pa，轉(zhuǎn)架 轉(zhuǎn)速每分鐘3轉(zhuǎn)，以增強粘結(jié)度； 7、鍍金屬層鍍膜室充入氬氣，起直流電源AI吧，電流40 45A，時間10min，壓強 (2. 0 3. 0)—^a，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速1分鐘一轉(zhuǎn)； 8、鍍吸收層將氬氣和氧氣在鍍膜室外完全混合，然后將混合后的氬氣和氧氣沖 入鍍膜室，使鍍膜室壓強保持在4. 0—; 其中，第一吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不 銹鋼靶電流放在40A，時間8min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)； 第二吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不銹鋼耙 電流放在25A，時間10min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)； 第三吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不銹鋼耙 電流放在IOA，時間12min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)； 9、鍍保護層將氬氣和氧氣在鍍膜室外完全混合，然后將混合后的氬氣和氧氣沖 入鍍膜室，使鍍膜室內(nèi)壓強保持在(5. 5 6. 5)—^a之間，起高頻直流電源硅靶，電流50A， 電壓設(shè)硅耙拐點電壓，時間10min ; 由于硅靶起靶速度較慢，可在步驟8鍍吸收層和步驟9鍍保護層之間增加一個硅 靶過渡步驟，以生成過渡層向鍍膜室充入氬氣，和少量氧氣，使鍍膜室壓強保持在(2. 0 3. 0)—^a，然后啟動硅靶電流30A，時間3分鐘。 上述的氬氣與氧氣它們之間的流量分別是氬氣120 160sccm，氧氣100 180sccm。 所述耙基距AI為10cm，所述硅耙距為16cm，耙基距越小粒子越容易連成一片。
轉(zhuǎn)架的轉(zhuǎn)速對工藝的影響膜層的形成是先沉積金屬層再沉積A1^03和SS，轉(zhuǎn)速越 快則在規(guī)定的時間內(nèi)沉積層數(shù)越多，當工藝壓強提高時，這時需要提高轉(zhuǎn)速。鍍金屬層時， 轉(zhuǎn)速要盡可能的慢，吸收層要盡可能的快。當找到合適的值時，這個值就要固定住，不能輕 易改動， 一旦發(fā)生改變，膜層的結(jié)構(gòu)隨之改變。 壓強越高粒子越小，功率越高時粒子越大。溫度越低粒子越不規(guī)則，溫度越高時粒 子越接近圓形。當環(huán)境溫度達到400度時，粒子就會移動，粒子之間試圖結(jié)合成圓形。溫度 高時，材料的折射率會越高發(fā)射率會降低，當發(fā)射率高時，表明金屬成分較多，需要降低AL/SS的功率。我們鍍得膜層在常溫下金屬含量會比在高溫時要高，因為在高溫時會有一部分 金屬被氧化。膜層的使用環(huán)境更多地是高溫環(huán)境，所以這時候再設(shè)定工藝時要將被氧化的 那部分金屬考慮進去，讓金屬含量稍微高出我們理論計算的數(shù)值。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層，采用磁控 濺射鍍膜技術(shù)，五靶(鋁，硅，鋼)在氬氣和氧氣中反應(yīng)濺射沉積到拋光處理過金屬、玻璃等 基片上形成的氧化鋁、氧化硅太陽能吸收膜層，由它們生成的膜層吸收好，發(fā)射較低，吸收 效果a可達到0.96，紅外發(fā)射率e最低可到6，膜層為藍黑色為主，樣品在大氣狀態(tài)下高 溫500度烘烤5小時膜層不脫落，不變色，經(jīng)普通膠帶黏貼膜層不脫落，具有良好的力學(xué)性 能。而且該膜層很容易和太陽能建筑一體化，適合在任何地區(qū)進行安裝。


圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例一 如圖1所示結(jié)構(gòu)是本實施例的一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層的結(jié)構(gòu) 示意圖，它包括鋼基片1、金屬層2、吸收層3和保護層4，所述金屬層2均勻覆蓋在鋼基片1 表面上，吸收層均勻覆蓋在金屬層2的上面，保護層4均勻覆蓋在吸收層3的上面。
所述金屬層2為金屬鋁層，所述吸收層3為氧化鋁與鋼的混合基膜層，所述保護層 4為氧化硅膜層。 所述金屬層2的厚度為50nm，吸收層3的厚度為180nm，保護層4的厚度為80nm。
所述吸收層至下而上分為三層，其中第一層厚度為70nm，第二層厚度為55nm，第 三層厚度為45nm。 該多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層的生產(chǎn)方法是，它包括以下步驟 1、對鋼基片進行清潔處理用濃度為10X的NA0H徹底清洗鋼基片，去除鋼基片表
面的灰塵、污物及氧化物； 2、對鋼基片進行烘干將鋼基片放入烘箱烘烤，至鋼基片完全烘干； 3、對鋼基片進行拋光處理將表面的氧化物，雜質(zhì)，凹凸不平的打磨干凈，露出純
金屬本身的顏色； 4、對鋼基片進行氧化處理將拋光后的鋼基片放入恒溫箱，并在500下保溫1. 5小
時，使鋼基片表面生成一層純氧化層； 5、清理鋼基片戴至少五層一次性干凈手套把烘干好的鋼基片放入磁控濺射鍍膜 機內(nèi)；將磁控濺射鍍膜機的鍍膜室真空度抽至5. OX 10—3pa，起偏壓電源清理基片，首先充 入氬氣使壓強保持在(1 9)—'pa之間，起偏壓電壓在600v左右，時間3min即可；
6、偏壓清理完鋼基片后，開啟鋼靶，將電流放在30A，2 3min，壓強3. 5—^a，轉(zhuǎn)架 轉(zhuǎn)速每分鐘3轉(zhuǎn)，以增強粘結(jié)度； 7、鍍金屬層鍍膜室充入氬氣，起直流電源AI吧，電流40 45A，時間10min，壓強 (2. 0 3. 0)—^a，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速1分鐘一轉(zhuǎn)；
8、鍍吸收層將氬氣和氧氣在鍍膜室外完全混合，然后將混合后的氬氣和氧氣沖 入鍍膜室，使鍍膜室壓強保持在4. 0—; 其中，第一吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不 銹鋼靶電流放在40A，時間8min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)； 第二吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不銹鋼耙 電流放在25A，時間10min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)； 第三吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不銹鋼耙 電流放在IOA，時間12min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)； 9、鍍保護層將氬氣和氧氣在鍍膜室外完全混合，然后將混合后的氬氣和氧氣沖 入鍍膜室，使鍍膜室內(nèi)壓強保持在(5. 5 6. 5)—^a之間，起高頻直流電源硅靶，電流50A， 電壓設(shè)硅耙拐點電壓，時間10min。 上述的氬氣與氧氣它們之間的流量分別是氬氣160sccm，氧氣100sccm。
所述耙基距AI為10cm，所述硅耙距為16cm，耙基距越小粒子越容易連成一片。
實施例2 如圖2所示結(jié)構(gòu)是本實施例的一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層的結(jié)構(gòu) 示意圖，它包括基片1、金屬層2、吸收層3、過渡層5、保護層4，所述金屬層2均勻覆蓋在基 片1表面上，吸收層3均勻覆蓋在金屬層2的上面，過渡層5均勻覆蓋在吸收層3的上面； 保護層4均勻覆蓋在過渡層5的上面；所述的基片1為鋼基片；所述金屬層2為金屬鋁層， 所述吸收層3為氧化鋁與鋼的混合基膜層，所述過渡層5為氧化硅層；所述保護層4為氧化 硅膜層，所述金屬層2的厚度為60nm，吸收層3的厚度為220nm，保護層4的厚度為100nm， 過渡層厚度為30nm ;所述吸收層3至下而上分為三層，其中第一吸收層厚度為90nm，第二吸 收層厚度為70nm，第三吸收層厚度為60nm。 本實施例的多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟
1、對鋼基片進行清潔處理用濃度為10X的NA0H徹底清洗鋼基片，去除鋼基片表 面的灰塵、污物及氧化物； 2、對鋼基片進行烘干將鋼基片放入烘箱烘烤，至鋼基片完全烘干； 3、對鋼基片進行拋光處理將表面的氧化物，雜質(zhì)，凹凸不平的打磨干凈，露出純
金屬本身的顏色； 4、對鋼基片進行氧化處理將拋光后的鋼基片放入恒溫箱，并在500下保溫2小 時，使鋼基片表面生成一層純氧化層； 5、清理鋼基片戴至少五層一次性干凈手套把烘干好的鋼基片放入磁控濺射鍍膜 機內(nèi)；將磁控濺射鍍膜機的鍍膜室真空度抽至5. 0X 10—3pa，起偏壓電源清理基片，首先充 入氬氣使壓強保持在(1 9)—'pa之間，起偏壓電壓在600v左右，時間3min即可；
6、偏壓清理完鋼基片后，開啟鋼靶，將電流放在30A，2 3min，壓強3. 5—^a，轉(zhuǎn)架 轉(zhuǎn)速每分鐘3轉(zhuǎn)，以增強粘結(jié)度； 7、鍍金屬層鍍膜室充入氬氣，起直流電源AI吧，電流40 45A，時間10min，壓強 (2. 0 3. 0)—^a，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速1分鐘一轉(zhuǎn)； 8、鍍吸收層將氬氣和氧氣在鍍膜室外完全混合，然后將混合后的氬氣和氧氣沖 入鍍膜室，使鍍膜室壓強保持在4. 0—;
其中，第一吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不 銹鋼靶電流放在40A，時間8min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)； 第二吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不銹鋼耙 電流放在25A，時間10min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)； 第三吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不銹鋼耙 電流放在10A，時間12min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)； 9、硅靶過渡步驟，以生成過渡層向鍍膜室充入氬氣，和少量氧氣，使鍍膜室壓強 保持在(2. 0 3. 0)—'pa，然后啟動硅靶電流30A，時間3分鐘； 10、鍍保護層將氬氣和氧氣在鍍膜室外完全混合，然后將混合后的氬氣和氧氣沖 入鍍膜室，使鍍膜室內(nèi)壓強保持在(5. 5 6. 5)—^a之間，起高頻直流電源硅靶，電流50A， 電壓設(shè)硅耙拐點電壓，時間10min ; 上述的氬氣與氧氣它們之間的流量分別是氬氣140sccm，氧氣130sccm。
所述耙基距AI為10cm，所述硅耙距為16cm，耙基距越小粒子越容易連成一片。
本發(fā)明并不限于以上實施方式，只要是本說明書及權(quán)利要求書中提及的方案勻是 可以實施的，如基片可選擇鋼基片，也可以選擇各種硬度較高、表面光滑、耐高溫、耐腐蝕、 耐氧化的材料作為基片，例如玻璃、銅、鋁等等。
權(quán)利要求
一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層，其特征在于它包括基片、金屬層、吸收層和保護層，所述金屬層均勻覆蓋在基片表面上，吸收層均勻覆蓋在金屬層的上面，保護層均勻覆蓋在吸收層的上面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層，其特征在于在 吸收層和保護層之間設(shè)有過渡層，所述過渡層均勻覆蓋在吸收層的上面，保護層均勻覆蓋 在過渡層的上面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層，其特征在于 所述的基片為鋼基片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層，其特征在于 所述金屬層為金屬鋁層，所述吸收層為氧化鋁與鋼的混合基膜層，所述保護層為氧化硅膜 層，過渡層為氧化硅膜層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層，其特征在于所述金屬層的厚度為40 60nm，吸收層的厚度為120 220nm，保護層的厚度為50 100nm， 吸收層與保護層之間的過渡層厚度為10 30nm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層，其特征在于所 述吸收層至下而上分為三層，其中第一吸收層厚度為50 90nm，第二吸收層厚度為40 70nm，第三吸收層厚度為30 60nm。
7. 如權(quán)利要求3的一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層的生產(chǎn)方法，它包括以下 步驟(1) 對鋼基片進行清潔處理用濃度為10X的NA0H徹底清洗鋼基片，去除鋼基片表面 的灰塵、污物及氧化物；(2) 對鋼基片進行烘干將鋼基片放入烘箱烘烤，至鋼基片完全烘干；(3) 對鋼基片進行拋光處理將表面的氧化物，雜質(zhì)，凹凸不平的打磨干凈，露出純金 屬本身的顏色；(4) 對鋼基片進行氧化處理將拋光后的鋼基片放入恒溫箱，并在500下保溫1-2小 時，使鋼基片表面生成一層純氧化層；(5) 清理鋼基片戴至少五層一次性干凈手套把烘干好的鋼基片放入磁控濺射鍍膜機 內(nèi)；將磁控濺射鍍膜機的鍍膜室真空度抽至5. 0X 10—3pa，起偏壓電源清理基片，首先充入 氬氣使壓強保持在(1 9)—1之間，起偏壓電壓在600v左右，時間3min即可；(6) 偏壓清理完鋼基片后，開啟鋼靶，將電流放在30A，2 3min，壓強3. 5—^a，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn) 速每分鐘3轉(zhuǎn)，以增強粘結(jié)度；(7) 鍍金屬層鍍膜室充入氬氣，起直流電源AI吧，電流40 45A，時間10min，壓強 (2. 0 3. 0)—^a，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速1分鐘一轉(zhuǎn)；(8) 鍍吸收層將氬氣和氧氣在鍍膜室外完全混合，然后將混合后的氬氣和氧氣沖入 鍍膜室，使鍍膜室壓強保持在4. 0—;其中，第一吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不銹鋼 耙電流放在40A，時間8min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)；第二吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不銹鋼耙電流 放在25A，時間10min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)；第三吸收層起AI耙，不銹鋼耙，AI耙電流40A，電壓控制在400 450v，不銹鋼耙電流 放在10A，時間12min，轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速一分鐘3轉(zhuǎn)；(9)鍍保護層將氬氣和氧氣在鍍膜室外完全混合，然后將混合后的氬氣和氧氣沖入 鍍膜室，使鍍膜室內(nèi)壓強保持在(5. 5 6. 5)—^a之間，起高頻直流電源硅靶，電流50A，電 壓設(shè)硅耙拐點電壓，時間10min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層的生產(chǎn)方法，其特 征在于在步驟(8)鍍吸收層和步驟(9)鍍保護層之間增加一個硅靶過渡步驟，以生成過渡 層將氬氣和氧氣在鍍膜室外完全混合，然后將混合后的氬氣和氧氣沖入鍍膜室，使鍍膜室 壓強保持在(2. 0 3. 0)—^a，然后啟動硅靶電流30A，時間3分鐘。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層的生產(chǎn)方 法，其特征在于所述的氬氣與氧氣它們之間的比例是氬氣120 160sccm，氧氣100 180sccm，所述耙基距AI為10cm，所述硅耙距為16cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多靶、耐高溫、耐氧化太陽能吸收膜層，它包括基片、金屬層、吸收層和保護層，所述金屬層均勻覆蓋在基片表面上，吸收層均勻覆蓋在金屬層的上面，保護層均勻覆蓋在吸收層的上面。本發(fā)明還公開了上述太陽能吸收膜層的生產(chǎn)方法。本發(fā)明采用磁控濺射鍍膜技術(shù)，五靶(鋁，硅，鋼)在氬氣和氧氣中反應(yīng)濺射沉積到拋光處理過金屬、玻璃等基片上形成的氧化鋁、氧化硅太陽能吸收膜層，由它們生成的膜層吸收好，發(fā)射低，吸收效果α可達到0.96，紅外發(fā)射率ε最低可到6，膜層為藍黑色為主，產(chǎn)品在500℃高溫下烘烤5小時膜層不脫落、不變色，經(jīng)普通膠帶黏貼膜層不脫落，具有良好的力學(xué)性能，而且該膜層很容易和太陽能建筑一體化，適合在任何地區(qū)進行安裝。
文檔編號C23C14/06GK101694328SQ200910193418
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者董晏伯 申請人:董晏伯;