專利名稱：多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，屬于太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)，諸如設(shè)置在玻璃基體例如玻璃管外表面的太陽能吸收鍍 (涂)層，用以有效吸收入射的太陽光輻射能，并將其轉(zhuǎn)換為熱能，提升存在于玻璃基體管 內(nèi)介質(zhì)的溫度。當(dāng)前的太陽能光熱利用的多數(shù)研究成果，大多是< 100°C的低溫應(yīng)用性成果，如太 陽能熱水器，太陽能烘干器和太陽能采暖房等等。應(yīng)用于工作溫度>200°C的太陽能吸收鍍 層，由于鍍層之間和介質(zhì)的擴(kuò)散作用加強(qiáng)，所述鍍層結(jié)構(gòu)受到破壞，使鍍層整體性能發(fā)生變 化，而嚴(yán)重影響其鍍層的吸收率和發(fā)射率及其使用壽命。因而，提供一種中高溫太陽能吸收層，是目前太陽能光熱利用前沿的研究課題。 要求其能耐> 200°C的高溫，并能長期穩(wěn)定工作，在太陽能光譜較大范圍內(nèi)(波長0.3 2. 5um)具有較高的吸收比。同時在紅外光譜范圍內(nèi)(波長2.5 IOum)保持較低的熱發(fā)射 比。目前國內(nèi)應(yīng)用較廣的是諸如中國專利85100142、“濺射太陽能選擇性吸收涂層”所 公開的Al-AlN漸變膜，這種膜系及其制備工藝方法的優(yōu)點(diǎn)是，采用Al單靶直流磁控濺射技 術(shù)，設(shè)備簡單，生產(chǎn)成本較低，膜層吸收率較高，對在低溫范圍使用全玻璃真空管比較合適； 但對于中溫及高溫使用，由于其紅外發(fā)射率隨溫度上升而明顯升高，長期使用后會造成涂 (鍍)膜層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，而造成集熱器熱損增大，熱效率明顯下降，影響真空集熱管的集熱 效率和使用壽命。而已有的應(yīng)用于太陽能光熱轉(zhuǎn)換的太陽能選擇性吸收鍍層，多為兩層或三層吸收 層的干涉膜結(jié)構(gòu)，因其膜層之間金屬成分的配比不同，而發(fā)生相互干涉，實(shí)現(xiàn)了比上述漸變 膜更高的吸收比和更低的發(fā)射比，耐高溫性能也有較大的提高，但由于普遍采用Al-AlN或 SS-AlN或Al2O3-Mo-Al2O3 (AMA)等結(jié)構(gòu)，而對于熱擴(kuò)散作用的影響仍然較大。為此，研發(fā)一 種較小熱擴(kuò)散的太陽能吸收鍍(涂)層，就顯然非常必要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種熱擴(kuò)散相上對較小的，使用狀態(tài)下結(jié)構(gòu)相對比較穩(wěn)定 的，使用壽命較長的多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍(涂)層，以克服已有技術(shù)的不足。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)其目的的技術(shù)方案是一種多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，包括設(shè)置在透明玻璃基底表面由內(nèi)而外依 次布置的紅外反射層，阻熱擴(kuò)散層、吸收層，其創(chuàng)新點(diǎn)在于，所述紅外反射層是金屬鋁紅外 反射層；所述阻熱擴(kuò)散層是TiN氮化鈦?zhàn)锜釘U(kuò)散層；所述吸收層是TiNxOy氮氧化鈦選擇性 吸收層。[0010]由以上所給出的技術(shù)方案可以明了，本實(shí)用新型由于采用了紅外反射層和阻熱擴(kuò) 散層雙層阻熱擴(kuò)散復(fù)合結(jié)構(gòu)，無疑有效提高了其對抗熱擴(kuò)散的作用，再加上在所述阻熱擴(kuò) 散層的表面，所設(shè)置的吸收層是具有很高吸收率的TiNxOy選擇性吸收層，因此其吸收率可 達(dá)>95%，而發(fā)射率可達(dá)<6%。且由于其所述三層復(fù)合結(jié)構(gòu)之間，除了最低層為金屬鋁之 外，其它兩層均為Ti的氮(氮氧)化物，因而兩者的熱干涉作用很小，以致本發(fā)明鍍層的結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定，適用于中溫或高溫條件下長期工作，從而實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的目的。本實(shí)用新型，并不排除所述紅外反射層是金屬銅層。這是由于金屬銅和鋁的熱反 射能力都是很好的。本實(shí)用新型的進(jìn)一步創(chuàng)新點(diǎn)在于還包括減反射保護(hù)層；所述減反射保護(hù)層，是設(shè)置在所述吸收層表面的Al2O3三氧 化二鋁減反射保護(hù)層。這一技術(shù)方案，由于在吸收層表面設(shè)置了減反射保護(hù)層，而進(jìn)一步降 低了本實(shí)用新型選擇性吸收層的反射率，同時有效保護(hù)了本實(shí)用新型的耐高溫和耐侯安全 性能，進(jìn)一步提高了本實(shí)用新型的使用壽命。所述TiNxOy氮氧化鈦選擇性吸收層，是Ti&huOud」氮氧化鈦選擇性吸收層， 這一技術(shù)方案，對于太陽能吸收率的提高，起著特別積極的正面影響。但不局限于此。這是 因?yàn)樗鯰iNxOy在其其它氮氧含量條件下，其吸收率仍可達(dá)到92%。所述金屬鋁紅外反射層的厚度，在100 150nm范圍內(nèi)。所述阻熱擴(kuò)散層的厚度在5 IOnm范圍內(nèi)。所述TiNxOy氮氧化鈦選擇性吸收層的厚度，在150 200nm范圍內(nèi)。所述Al2O3減反射保護(hù)層的厚度，在70 IOOnm范圍內(nèi)。上述紅外反射層、阻熱擴(kuò)散層、吸收層和減反射保護(hù)層的厚度，是本實(shí)用新型通過 反復(fù)試驗(yàn)所優(yōu)選的，具有很高的性價比，但并不局限于此。上述技術(shù)方案得以實(shí)施后，本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比，其所具有的結(jié)構(gòu)合理，阻 熱擴(kuò)散效果好，工況下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和使用壽命長等特點(diǎn)，是非常明顯的。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示BJ為玻璃基底，而所述玻璃基底BJ 主要是指超白玻璃管。圖中所示，3-1為較高吸收率的TiNxOy選擇性吸收層，3-2為較低吸 收率的TiNxOy選擇性吸收層，本實(shí)用新型由此構(gòu)成5層結(jié)構(gòu)。這是本實(shí)用新型同樣主張的 一種結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式之一，參讀附圖1。一種多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，包括設(shè)置在透明玻璃基底表面由內(nèi)而外依 次布置的紅外反射層1，阻熱擴(kuò)散層2、吸收層3，所述紅外反射層1是金屬鋁紅外反射層； 所述阻熱擴(kuò)散層2是TiN氮化鈦?zhàn)锜釘U(kuò)散層；所述吸收層3是TiNxOy氮氧化鈦選擇性吸收 層。所述TiNxOy氮氧化鈦選擇性吸收層3，是TiK.huOuy」的選擇性吸收層。所述金屬鋁紅外反射層1的厚度，在100 150nm范圍內(nèi)。所述阻熱擴(kuò)散層2的 厚度在5 IOnm范圍內(nèi)。所述TiNxOy氮氧化鈦選擇性吸收層3的厚度，在150 200nm范圍內(nèi)。所述Al2O3減反射保護(hù)層4的厚度，在70 IOOnm范圍內(nèi)。
具體實(shí)施方式
之二，如附圖1所示。一種多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，包括設(shè)置在透明玻璃基底表面由內(nèi)而外依 次布置的紅外反射層1，阻熱擴(kuò)散層2、吸收層3，而所述紅外反射層1是金屬鋁紅外反射層； 所述阻熱擴(kuò)散層2是TiN氮化鈦?zhàn)锜釘U(kuò)散層；所述吸收層3是TiNxOy氮氧化鈦選擇性吸收 層。還包括減反射保護(hù)層4 ；所述減反射保護(hù)層4，是設(shè)置在所述吸收層3表面的Al2O3三氧 化二鋁減反射保護(hù)層。所述TiNxOy氮氧化鈦選擇性吸收層3，是Ti&huOuy」選擇性 吸收層；所述金屬鋁紅外反射層1的厚度，在100 150nm范圍內(nèi)。所述阻熱擴(kuò)散層2的厚 度在5 IOnm范圍內(nèi)。所述TiNxOy氮氧化鈦選擇性吸收層3的厚度，在150 200nm范 圍內(nèi)。所述Al2O3減反射保護(hù)層4的厚度，在70 IOOnm范圍內(nèi)。該具體實(shí)施方式
之二，是 本實(shí)用新型積極推薦的。在以上所描述的2個具體實(shí)施方式
中，所述玻璃基體是超白玻璃管。本實(shí)用新型是采用具有鋁孿生靶和鈦靶磁控濺射鍍膜機(jī)，運(yùn)用通常的鍍膜工藝而 制取的。如具體實(shí)施方式
之二所描述的太陽能集熱真空玻璃管初樣在機(jī)例行試驗(yàn)的結(jié)果顯 示，其太陽能吸收率達(dá)到95. 2%，發(fā)射率為5. 4% (80°C )，1000小時現(xiàn)場試用，未發(fā)生所述 吸收鍍層受損問題。取得了明顯的效果。
權(quán)利要求一種多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，包括設(shè)置在透明玻璃基底表面由內(nèi)而外依次布置的紅外反射層(1)，阻熱擴(kuò)散層(2)、吸收層(3)，其特征在于，所述紅外反射層(1)是金屬鋁紅外反射層；所述阻熱擴(kuò)散層(2)是TiN氮化鈦?zhàn)锜釘U(kuò)散層；所述吸收層(3)是TiNxOy氮氧化鈦選擇性吸收層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，其特征在于，還包括減反 射保護(hù)層(4)；所述減反射保護(hù)層(4)，是設(shè)置在所述吸收層(3)表面的Al2O3三氧化二鋁減 反射保護(hù)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，其特征在于，所述TiNxOy 氮氧化鈦選擇性吸收層(3)，是TiNa7^uOm4氮氧化鈦選擇性吸收層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，其特征在于，所述金屬鋁 紅外反射層(1)的厚度，在100 150nm范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，其特征在于，所述阻熱擴(kuò) 散層(2)的厚度在5 IOnm范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，其特征在于，所述TiNxOy 氮氧化鈦選擇性吸收層(3)的厚度，在150 200nm范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，其特征在于，所述Al2O3減 反射保護(hù)層(4)的厚度，在70 IOOnm范圍內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型所公開的是一種多層復(fù)合太陽能選擇性吸收鍍層，包括設(shè)置在透明玻璃基底表面由內(nèi)而外依次布置的紅外反射層(1)，阻熱擴(kuò)散層(2)、吸收層(3)，以其所述紅外反射層(1)是金屬鋁紅外反射層；所述阻熱擴(kuò)散層(2)是TiN氮化鈦?zhàn)锜釘U(kuò)散層；所述吸收層(3)是TiNxOy氮氧化鈦選擇性吸收層為主要特征。在所述吸收層(3)表面還設(shè)置有Al2O3減反射保護(hù)層(4)。具有結(jié)構(gòu)合理，阻熱擴(kuò)散效果好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和使用壽命長等特點(diǎn)。
文檔編號F24J2/48GK201715767SQ20102017839
公開日2011年1月19日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者夏建業(yè), 范利寧, 郭廷瑋 申請人:常州博士新能源科技有限公司