TiN太阳光谱选择性吸收薄膜特性的研究
太阳能光热转换的核心材料_光谱选择性吸收涂层的研究与发展过程解读
展趋势的需求，电化学方法制备光谱选择性吸收黑铬涂层已经发展为连续化生产技术。
1981-1983年，黄涵芬、赵玉文、张宝英等人研制了铝阳极化电解着色选择性吸收涂层（α＝0.92～0.96，ε＝0.10～0.20）。由于铝制集热器是当时最普遍采用的太阳集热器，所以铝阳极化电解着色选择性吸收涂层对这种集热器具有特殊的意义，此外，它还具有生产过程能耗低、污染小、成本低等优点。1987年，北京市太阳能研究所引进了铝复合条带轧机生产线，为了满足太阳集热器铜铝复合条带的生产要求，黄涵芬、韩建功、李小苏等人经过科技攻关，在国内首次研制成功并建成了连续式阳极化电解着色选择性吸收涂层生产线，实现了涂层大批量规模化生产，年产量达到十几万平方米，该项技术获得了1993年北京市科技进步二等奖。
随着太阳集热器技术的不断进步，光谱选择性吸收涂层的研究工作也在不断发展。1986-1988年，赵玉文、谢光明等又研制了黑钴选择性吸收涂层。该涂层具有良好的光谱选择性（α=0.92～0.96，ε=0.06～0.08），适合应用在工作温度较高的真空集热管上，北京市太阳能研究所采用该涂层生产的Ф65mm热管式真空集热管其性能已达到荷兰飞利浦公司同类产品的水平。
料，必须是一种复合材料，即由吸收太阳光辐射和反射红外光谱2部分材料组成。吸收辐射是指当辐射通过物质时，其中某些频率的辐射被组成物质的粒子(原子、离子或分子等)选择性地吸收，从而使辐射强度减弱的现象。吸收辐射的实质，是物质粒子发生由低能级(一般为基态)向高能级(激发态)的跃迁。在太阳光谱区，波长在0.3～2.5μm的太阳辐射强度最大，对该光谱区的光量子吸收是关键，因此，涂层材料中只有存在与波长0.3～2.5μm光子的能量相对应的能级跃迁，才具有较好的选择吸收性。一般来说，金属、金属氧化物、金属硫化物和半导体等发色体粒子的电子跃迁能级与可见光谱区的光子能量较为匹配，是制备太阳能选择性涂层吸收
光谱选择性吸收涂层的研究进展
光谱选择性吸收涂层的研究进展近年来，光谱选择性吸收涂层的研究已经取得了显著的进展。
这种涂层可以根据不同波长的光线选择性地吸收和反射。
它在太阳能热利用、太阳能电池和热辐射领域都有广泛的应用前景。
本文将重点介绍光谱选择性吸收涂层的研究进展，包括其原理、制备方法和应用前景。
首先，光谱选择性吸收涂层的原理是基于材料的光学特性。
一般来说，材料具有多种吸收和反射光的能力。
通过适当选择涂层的材料和结构，可以使其在一些特定波长范围内具有高吸收率和低反射率。
这样，涂层就可以有效地吸收特定波长的光线，并将其转化为热能。
其次，制备光谱选择性吸收涂层的方法多种多样。
目前常用的方法有物理蒸发、溅射、激光烧结和溶液法等。
物理蒸发和溅射是最常用的方法，可以制备出具有高光谱选择性的涂层。
激光烧结方法采用激光加热的方式，可以在涂层表面形成纳米结构，从而提高光谱选择性。
溶液法是一种简单的制备方法，但其制备的涂层的光谱选择性相对较低。
光谱选择性吸收涂层在太阳能热利用方面有着广阔的应用前景。
利用光谱选择性吸收涂层，可以将太阳辐射能高效地转化为热能。
这种涂层可以应用于太阳能集热器、太阳能热水器和太阳能空调等设备中，提高能量利用效率。
此外，光谱选择性吸收涂层还可以用于太阳能电池。
通过在太阳能电池表面涂覆光谱选择性吸收涂层，可以提高电池的光吸收效率，从而提高转换效率。
除了太阳能领域，光谱选择性吸收涂层还可以应用于热辐射领域。
在工业生产中，常常需要控制物体的辐射热量。
通过在物体表面涂覆光谱选择性吸收涂层，可以调节其对特定波长的辐射热量的吸收和反射能力。
这样，就可以实现对物体辐射能的控制和调节，满足工业生产过程中的需求。
综上所述，光谱选择性吸收涂层是一种具有广阔应用前景的新型材料。
其主要原理是基于材料的光学特性，可以根据不同波长的光线选择性地吸收和反射。
制备方法多样，包括物理蒸发、溅射、激光烧结和溶液法等。
在太阳能热利用和热辐射领域有着广泛的应用前景。
光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用研究
光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用研究近年来，随着环境保护和可再生能源的重要性逐渐被人们所认识，太阳能光伏技术作为一种绿色能源的代表受到了广泛关注。
而在太阳能光伏技术中，光学薄膜技术的应用研究也成为了一个热门话题。
本文将探讨光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用，并对其研究进展进行分析。
首先，我们需要了解光学薄膜技术的基本概念。
光学薄膜技术是一种通过在材料表面上沉积一层或多层具有特定光学性质的薄膜来改变光的传播和反射行为的技术。
在太阳能光伏中，光学薄膜技术可以用于提高太阳能电池的光吸收效率和光电转化效率，从而提高太阳能电池的发电性能。
其次，我们来看一下光学薄膜技术在太阳能光伏中的具体应用。
首先，光学薄膜技术可以用于制备抗反射膜。
抗反射膜能够减少太阳能电池表面的反射损失，提高光的吸收率。
通过在太阳能电池表面沉积一层抗反射膜，可以使太阳能电池对太阳光的吸收率提高10%以上。
其次，光学薄膜技术还可以用于制备光学滤波膜。
光学滤波膜能够选择性地透过或反射特定波长的光线，从而改变太阳能电池对光的响应特性。
通过在太阳能电池表面沉积一层光学滤波膜，可以改变太阳能电池的光谱响应，提高光电转化效率。
最后，光学薄膜技术还可以用于制备光学增透膜。
光学增透膜能够提高太阳能电池对光的吸收率，同时减少太阳能电池表面的反射损失。
通过在太阳能电池表面沉积一层光学增透膜，可以使太阳能电池的光吸收率提高20%以上。
然而，光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用研究还面临一些挑战。
首先，光学薄膜技术的制备过程复杂，需要高精度的设备和技术支持。
其次，光学薄膜技术的成本较高，限制了其在大规模生产中的应用。
此外，光学薄膜技术的稳定性和耐久性也需要进一步提高，以满足太阳能光伏系统的长期使用需求。
为了克服这些挑战，研究人员正在不断努力改进光学薄膜技术。
一方面，他们致力于开发更加简化和高效的制备方法，以降低光学薄膜技术的制备成本。
另一方面，他们还在探索新的材料和结构，以提高光学薄膜技术的稳定性和耐久性。
南通南京大学材料工程技术研究院主要成果
南通南京大学材料工程技术研究院主要成果：专利：201120119293.7 工业辐照电子直线加速器的计算机控制装置201210030094.8 一种低熔点光学玻璃及其制备方法201210031129.X 一种白光LED用黄色荧光粉201210275388.7 碳纤维/芳纶增强树脂基复合材料及其制备的汽车前防撞梁201210276329.1 一种碳纤维/芳纶增强复合材料制备的汽车前防撞梁201210338899.9 非线性超声导波时间反转检测管道微裂纹聚集区域的方法201210358350.6 一种5-氨基乙酰丙酸盐酸盐的制备方法201210396329.5 一种粘土复合改性方法201210525992.0 不锈钢蚀刻生产线蚀刻废液再生和循环利用的方法201310007031.5 一种阻燃型柔性建筑保温饰面材料及其制备方法201310054854.3 一种柔性保温饰面砖及其制备方法201310060783.8 一种有机硅微乳液改性粘土方法201310346535.X 一种高分子阻燃发泡材料及其制备方法201310424666.5 壳聚糖纳米纤维止血材料及其制备方法201310593648.X 兼具光热治疗和CT 造影能力的W18O49 纳米颗粒的制备方法201410031102.X 一种含吸能缓冲层结构的碳纤维复合材料汽车防撞梁201510093857.7 一种杂多酸掺杂聚苯胺涂层的制备方法201510137803.6 一种超高硬度Ti-Ni形状记忆合金薄膜的制备方法获奖情况：1.南通研究院，“南京大学政产学研合作贡献奖”，南京大学，2012年2.南通研究院，“启东科技创新先进合作单位”，中共启东市委，启东市人民政府，2012年3.南通研究院，“新型纳米结构涂层在不锈钢中的应用及其产业化”，江苏省科学技术奖三等奖，江苏省人民政府，2013年4.孟祥康，“科技创新先进个人”，海安高新区工作委员会，海安高新区管委会，2013年5.殷江团队，“远程激发LED”，第二届中国创新创业大赛团队组第三名，中国创新创业大赛委员会，2013年6.殷江团队，“远程激发LED”，第二届中国创新创业大赛优秀团队，中国创新创业大赛委员会，2013年7.陆洪彬团队，“南通首届高校院所发明创新大赛”二等奖，南通科技局，南通市知识产权局，2013年8.孟祥康团队，“第八届江苏省专利奖”优秀奖，江苏省知识产权局，江苏省财政厅，2013年9.孟祥康团队，“金属银纳米结构的多样性”，Journal of Materials Science& Technology优秀论文奖，2013年10.陆洪彬，“科技创新先进个人”，海安高新区工作委员会，海安高新区管委会，2014年11.陆洪彬，“海安县创新创业指导员”，海安县政府，2014年12.孟祥康，“海安高新区创业导师”，海安高新区管委会，2014年13.陆洪彬团队，“创青春江苏省大学生创业大赛创业实践挑战赛铜奖”，共青团江苏省委，江苏省教育厅等，2014年14.孟祥康，“十大科技兴海功臣”，中共海安县委，海安县人民政府，2014年15.南通研究院，“江苏省研究生工作站”，江苏省教育厅，江苏省科技厅，2014年16.任华，“江苏省博士计划”，江苏省人才工作领导小组办公室，2014年17.陆洪彬，“江苏省博士计划”，江苏省人才工作领导小组办公室，2014年18.殷江，“321人才”，南京市人才工作领导小组办公室，2014年19.陆洪彬，“江海英才”，南通市人才工作领导小组办公室，2014年20.任华，“226人才”，南通市人才工作领导小组办公室，2014年承担科技项目情况：江苏省项目1)项目名称：基于人工肌肉网的直接心脏辅助装置研发项目类别：江苏省基础研究计划（自然科学基金）项目经费：10万元项目执行期：2011.1-2013.12项目负责人：陈颖2)项目名称：风塔焊缝缺陷的非线性超声无损检测项目类别：江苏省科技支撑计划-工业部分项目经费：90万元项目执行期：2011.5-2013.5项目负责人：章东3)项目名称：利用凹土等天然纳米结构矿物研发新型建筑节能装饰材料-软瓷项目类别：江苏省科技支撑计划-工业部分项目经费：150万元项目执行期：2012.5-2014.5项目负责人：陆洪彬4)项目名称：基于Z-pinning技术的纤维增强复合材料可逆修复研究项目类别：江苏省基础研究计划（自然科学基金）项目经费：10万元项目执行期：2013.7-2016.6项目负责人：任华5)项目名称：高强度高塑性微纳米多重孪晶金属的结构与性能研究项目类别：江苏省基础研究计划（自然科学基金）项目经费：10万元项目执行期：2013.7-2016.6项目负责人：操振华6)项目名称：自我修复型芳纶纤维复合材料光缆增强芯研发项目类别：江苏省科技支撑计划-工业部分项目项目经费：120万元项目执行期：2014.6-2017.6项目负责人：任华南通市项目1)项目名称：大功率工业辐照加速器的预研制项目类别：南通市应用研究计划项目经费：10万元项目执行期：2011.6-2013.6项目负责人：肖林2)项目名称：不锈钢用高性能水性纳米复合涂层研究项目类别：南通市应用研究计划项目经费：3万元项目执行期：2012.7-2014.6项目负责人：陆洪彬3)项目名称：团簇束流喷镀钛/钛合金及其在口腔材料中的应用项目类别：南通市应用研究计划项目经费：2万元项目执行期：2012.7-2014.7项目负责人：宋凤麒4)项目名称：南通市新材料定性检测公共服务平台建设项目类别：南通市科技公共服务平台项目经费：50万元项目执行期：2013.7-2016.7项目负责人：孟祥康5)项目名称：纳米梯度多层TiNxOy太阳光谱选择吸收涂层的研究项目类别：南通市应用研究计划项目经费：5万元项目执行期：2013.7-2015.6项目负责人：操振华6)项目名称：基于物联网的嵌入式信息集成系统项目类别：南通市应用研究计划项目经费：5万元项目执行期：2013.7-2016.7项目负责人：谢磊7)项目名称：燃煤烟气零价汞氧化催化剂的研制及机理研究项目类别：南通市应用研究计划项目经费：5万元项目执行期：2013.7-2016.7项目负责人：陆玉8)项目名称：具有自修复功能的高韧性芳纶纤维光缆增强芯项目类别：南通市应用研究计划项目经费：5万元项目执行期：2013.7-2016.7项目负责人：任华。
太阳能光热转换的核心材料_光谱选择性吸收涂层的研究与发展过程
太阳能光热转换的核心材料_光谱选择性吸收涂层的研究与发展过程太阳能光热转换核心材料——光谱选择性吸收涂层的研发过程■文/谢光明北京太阳能研究所有限公司太阳能光热应用无疑是人类利用太阳能最简单、最直接、最有效的途径之一。
然而，由于其到达地球后能量密度小且不连续，给大规模开发利用带来困难。
长期以来，如何将低品位的太阳能转化为高品位的热能，并丰富太阳能，以最大限度地利用太阳能，已成为研究者关注的问题。
在现有的一系列光热应用技术中，选择性吸收涂层技术被公认为核心技术，在提高太阳能热转换效率和促进太阳能光热大规模应用方面发挥着至关重要的作用。
前北京太阳能研究所是中国较早开展这项工作的单位之一。
本文将从原北京太阳能研究所的研究工作入手，介绍光谱选择性吸收涂层技术。
1，光谱选择性吸收涂层的基础这个常识1。
顾名思义，光谱选择性吸收涂层光谱选择性吸收涂层的基本概念是对光谱吸收具有选择性的涂层材料简而言之，光谱选择性吸收涂层在可见光区具有较高的吸收率(α)，在红外区具有较低的发射率(ε)，这也是选择性吸收涂层光学性能的两个重要参数。
由于太阳能和集热器的吸收面以粒子辐射的形式传输，只有具有特殊性质的材料才能吸收尽可能多的太阳能，同时尽可能少的减少自身的热辐射损失，从而达到提高太阳能光热转换效率的效果。
材料必须是复合材料，即它由吸收太阳辐射和反射红外光谱的两部分材料组成吸收辐射是指当辐射穿过物质时，某些频率的辐射被粒子(原子、离子或分子等)选择性吸收的现象。
)构成物质，从而减弱辐射强度。
吸收辐射的本质是物质粒子从低能级(通常是基态)到高能级(激发态)的转变在太阳光谱区，波长为0.3 ~ 2.5μ m的太阳辐射强度最大，在该光谱区光的量子吸收是关键。
因此，只有在涂层材料中存在与波长为0.3 ~ 2.5μ m的光子能量相对应的能级跃迁，才能具有更好的选择性吸收。
一般来说，发色团粒子如金属、金属氧化物、金属硫化物和半导体的电子跃迁能级与可见光谱区的光子能相对匹配。
Al-AlN选择性吸收涂层性能分析及光学模拟
Al-AlN选择性吸收涂层性能分析及光学模拟杨沐晖;夏建业;郭廷伟;黄健【摘要】研究了双层Al-AlN吸收层加减反射层结构膜系,并对这种结构膜系涂层性能进行分析和模拟,在模拟得到单层Al-AlN层的膜厚和填充因子基础上,工艺优化制备得到的Al-AlN选择性吸收涂层吸收率达到0.942,100℃发射率为0.044,聚光比为1条件下,光热转换效率为0.89.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2012(000)017【总页数】3页(P37-39)【关键词】Al-AlN;选择性吸收涂层;填充因子;吸收率;发射率【作者】杨沐晖;夏建业;郭廷伟;黄健【作者单位】常州博士新能源科技有限公司;常州博士新能源科技有限公司;常州龙腾太阳能热电设备有限公司;常州龙腾太阳能热电设备有限公司【正文语种】中文一引言太阳能选择性吸收涂层是一种高效吸收太阳能热辐射的薄膜材料，属于太阳能热利用技术。
目前，国内用于太阳能热水器上的选择性吸收材料很多，有Al-AlN、SS-AlN等复合材料。
Al-AlN选择性吸收涂层是目前应用最为广泛的吸热材料之一。
这种传统渐变结构膜系的选择性吸收涂层吸收率良好，但发射率也较高[1] 。
章其初等人[2] 提出双金属－介质选择性吸收膜系结构，这种涂层由金属层、两层金属－介质吸收层和减反射层构成。
使用的金属材料主要有Au、Ag、Cu、Al、Ni等，用以提高膜层的红外光谱反射率，降低膜层发射率；电介质－金属吸收层由金属含量不同的高、低金属填充因子金属－介质层组成；减反射层有AlN、Al2O3、SiO2等。
本文采用双金属－介质选择性吸收膜系结构，研究了Al-AlN选择性吸收涂层材料的光热性能。
选择性吸收涂层金属－介质层是主要的吸热层，对Al-AlN单层膜的反射率光谱进行模拟分析，得到膜厚及填充因子。
实验以模拟的数据为标准，通过多次优化实验，得到高吸收率和低发射率的Al-AlN选择性吸收涂层。
二实验方法本实验采用衡阳SCS-850型镀膜机。
纳米材料在能源技术中的应用与发展
气致变色器件是一种比电致变色器件结构简单的光调节系统。其褪色态光透过率约在
８０％左右，通入少量ｌ％氢气后，薄膜变成深蓝色（着色态），此时器件对可见光的透过率可 降至２０％、对太阳光谱的透过率降至１０％。这一特点使他在遮阳顶棚、节能灵巧窗等方面 具有广阔的应用前景。特别是用于建筑玻璃幕墙或汽车门窗，可有效调节室内光透过及入射 钓太阳辐射能，减少空调能耗，具有节能和环保双重意义。目前我们将此与纳米＂ｒｉ０２染料 敏化太阳电池相结合，进行光电致变色薄膜研究，并已取得了初步进展。 ２．纳米减反射薄膜 玻璃表面减反射薄膜可用于对太阳能光热、太阳电池组件的玻璃盖板的减反增透，提高 太阳能利用率，也可用于商店、展厅玻璃橱窗和汽车玻璃，降低反射光对人眼的干扰，提高 舒适度。我们采用溶胶．凝胶法制备了多孔的ｓｉ０２薄膜和Ｔｉｏｚ—ｓｉ０２复合薄膜用于对玻璃衬 底的减反增透。 ３．太阳光谱选择性吸收薄膜 采用磁控溅射的方法制备具有纳米结构的光谱选择性吸收薄膜，以铜为基片，采用Ｎｉ—ｃｒ 合金靶材，在真空镀膜室中通入Ｎ２和０２，靶材原子溅射出来的过程中与Ｎ２和０２发生反应 后，生成的ＮｉＣｒＮｘＯＹ沉积在高反射率衬底ｃｕ上，其上再溅射一层减反射膜。经测试其太阳光 谱吸收率＞０．９，发射率较低（＜ｏ．２）。研究光谱选择性薄膜一方面是为提高光热转换的效率、 制造更好的太阳能集热器准备必要的条件，另一方面是考虑把这种光谱选择性薄膜进行表面 着色，使之具有装饰效应，可用于作为功能建筑材料使用。目前实验室开展的ＴｉＮｘＯｙ薄膜 研究也取得了较好的实验结果。
纳米材料在能源技术中的应用与发展
作者： 沈辉， 中山大学理工学院， 邓幼俊， 中山大学理工学院， 刘勇， 中山大学理工学院 作者单位： 中国科学院广州能源所 被引用次数： 1次
本文链接：/Conference_4110081.aspx
光谱选择性吸收涂层解析
光谱选择性吸收涂层谢光明要了解光谱选择性吸收涂层在太阳能利用中的作用，首先要从太阳辐射谈起。
众所周知，太阳是离我们最近的一颗恒星，它是一个炙热的气态球体。
太阳内部不断地进行热核反应，中心温度高达4000万度，并以辐射的形式向宇宙空间发射巨大的能量，每秒钟向外发射的能量，相当于每秒钟燃烧1.32亿亿吨标准煤放出的能量。
其中22亿分之一左右的能量到达地球大气上层，每秒钟约有1.765×1017焦耳，折合标准煤约600万吨。
如此说来，既然太阳能量如此之大，地球上怎么还会出现能源危机呢？人类只要无偿地坐享太阳的恩赐不就万事大吉了吗？问题却并非如此简单。
我们知道，虽然太阳辐射能量十分巨大，可到达地面的能量密度并不很高（平均每平方米1000瓦左右），而且是不连续的，这就给我们有效地利用太阳能带来了许多困难。
因此要广泛地利用太阳能不仅要解决技术上的种种问题，而且在经济上必须能同常规能源相竞争。
利用太阳能的途径虽然很多，但从技术与经济的观点来看，最简单也最切合实际的途径就是把太阳能转换成热能来加以利用，这就是我们所说的太阳能热利用。
在太阳能热利用装置中，首先要将太阳辐射能转换成热能，实现这种转换的器件称为太阳集热器。
无论哪种形式和结构的集热器，都要有一个用来吸收太阳辐射的吸收部件，该部件吸收表面的热辐射性能对集热器的热性能起着重要的作用。
表征吸收表面热辐射性能的物理量是吸收比和热发射比，前者表征吸收太阳辐射能的能力，后者表征自身温度下发射辐射能的能力。
为了提高太阳集热器的热效率，我们要求吸收部件表面在波长0.3～2.5μm太阳光谱范围内具有较高的吸收比（α），同时在波长为2.5～5.0μm红外光谱范围内保持尽可能低的热发射比（ε）。
换句话说，就是要使吸收表面在最大限度地吸收太阳辐射的同时，尽可能减小其辐射热损。
获得这种吸收效果的表面的涂层称为选择性吸收涂层。
显而易见，该涂层两个重要的性能参数α、ε对提高集热器的热效率起着至关重要的作用。
有机薄膜太阳能电池关键技术研究
有机薄膜太阳能电池关键技术研究人类进入21世纪，能源问题非常严重。
传统化石能源储量正在逐渐减少，面临枯竭，并且其燃烧释放的气体（如二氧化碳等）已造成温室效应等各种环境问题频发，正在威胁着人类生存。
另一方面，人类对电力的需求正在飞速增长，可再生能源就成了最好的替代能源。
因此，聪明的人类将目光投向了各类清洁能源，如：水能、风能、潮汐能、核能以及太阳能等。
万物生长靠太阳，作为清洁能源之一的太阳能也就逐渐进入人们的视野，更重要的是太阳能几乎占地球总能量的99%，以分布广泛，不受地域限制，用之不竭，对人和环境无害无污染，故受科学家们的青睐，随着技术的发展，光电转换效率的提高，太阳能的对人类能源的贡献正在逐年增加。
本文介绍了太阳能电池的历史背景和发展状况，并简要阐述了太阳能电池的基本工作原理；重点介绍了有机薄膜太阳能电池的制备过程中的关键技术，制备了以P3HT（聚-3己基噻吩）:PCBM（[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester）为活性层的有机薄膜太阳能电池；通过光电测试系统，测试了有机太阳能电池的I—V特性曲线通过分析电学特征测试结果得到了改进制备过程中的优化参数，确定了有机薄膜太阳能电池的更佳制备方案。
通过本文的研究工作更加了解了有机太阳能电池在未来的发展方向。
第一章绪论1.1 引言当下，由于人类的过度开发，不可再生能源枯竭，使得世界各国不得不研究、利用可再生能源。
太阳能电池以其可再生、分布广、不受地域限制、且用之不竭、无污染的优势首当其冲，光伏发电的发现，为太阳能的利用提供了原理基础。
在太阳能电池的发展史上，人类最先发现的是硅系太阳能电池，但是提取高纯硅，工艺复杂，价格昂贵，使其受到一定限制，而且硅系的太阳能光电转化效率，理论极限为25%，也就是从根本上限制了它在未来市场的发展。
近几年来，各种多元化合物太阳能电池逐渐进入主流市场，典型的有：砷化镓（GaAs）、磷化铟镓（GaInP）、锑化镓（GaSb）、碲化镉（CdTe）等。
薄膜光学的应用
薄膜光学的应用薄膜光学是一门研究薄膜在光学领域中的应用的学科。
薄膜光学的研究对象是薄膜在光的传播中的各种现象和性质。
薄膜光学的应用非常广泛，涉及到光学仪器、光学材料、光电子器件等多个领域。
薄膜光学在光学仪器中的应用非常重要。
薄膜光学可以通过设计和制备特定的薄膜结构，来实现对光的传输、反射、透射和吸收的控制。
这种控制可以使光学仪器具有更好的性能和功能。
例如，利用薄膜光学的原理可以设计制造出高透过率的光学滤波器，用于光学成像和光谱分析中。
光学滤波器可以选择性地透过或反射特定波长的光，从而实现对光谱的选择性调节。
另外，薄膜光学还可以用于制造反射镜、透镜、分束器等光学元件，用于实现光学仪器的成像和聚焦。
薄膜光学在光学材料中的应用也非常广泛。
薄膜光学可以改变材料的光学性质，使其具有特殊的光学特性。
例如，利用薄膜光学的原理可以制备出具有高折射率或低折射率的材料。
高折射率的材料可以用于制造光纤、激光器等光学器件，而低折射率的材料则可以用于制造光学薄膜、太阳能电池等。
此外，薄膜光学还可以制备出具有特殊光学性质的材料，如光子晶体和超材料等。
这些材料具有反常的折射、透射和吸收特性，可以用于光学传感、信息存储和光学计算等领域。
薄膜光学在光电子器件中的应用也非常突出。
薄膜光学可以制备出具有特定光电性能的薄膜材料，用于制造光电子器件。
例如，利用薄膜光学的原理可以制备出具有高光电转换效率的太阳能电池。
太阳能电池是利用光的能量转化为电能的装置，其中的薄膜材料起到吸收和转换光能的作用。
另外，薄膜光学还可以用于制造光电子器件中的光阻、光栅、光耦合器等元件，用于实现光信号的调控和传输。
除了上述应用之外，薄膜光学还在其他领域有着广泛的应用。
例如，在光通信领域，薄膜光学可以用于制造光纤、光纤耦合器、光纤放大器等设备，用于实现高速、大容量的光通信。
在光存储领域，薄膜光学可以用于制造光学存储材料和光学存储器件，用于实现高密度、高速的光存储。
光学薄膜的研究新进展及应用
研究 的深入 ， 人们发现类金刚石膜具 有很大 的研究价值和广
泛 的应用前景 ， 引起学术界极大兴趣 。美 国已经将类金 刚石
薄膜材料作 为国家 ２ １世纪的战略材 料之 一 。
２ ２ 软 ｘ射线 多层膜 ． ． 意大 利 、 国、 国 、 国和俄罗斯等 国对软 ｘ射线 多层 英 法 美 膜开展了广泛研 究 ， Ｘ射 线 的光谱 区为 １～３ ｍ， 报 软 ０ｎ 据 道 ， 同波长 的各种 软 Ｘ射 线多层 膜都取得 了可喜 的成 绩。 不 采用离子柬溅射和磁控溅射等镀 膜技 术制备 的软 Ｘ射 线多
拓宽 了光学薄膜 可以利用 的材料范 围， 而且极 大地改进 了光 学薄膜 的性能和 功能 。光 学 薄膜 可以采 用物理 气相 学 沉积
（ Ｖ 、 学 气 相 沉 积 （ Ｖ 和 化 学 液 相 沉 积 （ Ｌ ３种 技 Ｐ Ｄ） 化 Ｃ Ｄ） Ｃ Ｄ）
离子镀兼 有热蒸发 的高成 膜速 率和溅 射高 能离 子轰击
性， 设计 出了低温条件下符合光谱要求的带通滤光片 。
在航 空航 天等军 用领域 中 ， 存在强光和 电磁 干扰等环境
影响因素 ， 了使显示器能够在这种恶劣环境 下稳定可靠工 为
作， 需要 对显 示 器 进行 Ａ ／ Ｍ （ 反射／ ＲＥ Ｉ减 电磁 屏 蔽 ） 固。 加 对 ＩＯ （ Ｔ 氧化铟锡 ） 电磁 屏蔽 层与 Ａ 减 反 ） 系进行 综合 Ｒ（ 膜
膜具有很大的研究 价值 和广 泛的应用 前景 ， 引起 科研人员 的 极大兴趣 。 ２ ４ 高功率激光膜 ．
化学气相沉积（ Ｖ 一般需要较 高的沉 积温度 ， Ｃ Ｄ） 而且在 薄膜制备前需要特定 的先驱 反应 物 ， 过原 子 、 子 间化学 通 分 反应的途径来生成 固态薄膜的技术 ，ＶＤ技术 制备 薄膜 的沉 Ｃ 积速率一般较高 。但在薄膜制备过程 中也会 产生可燃 、 有毒 等一些副产物 。
太阳能选择性吸收涂层
太阳能选择性吸收涂层一、太阳能吸收涂层的选择性与衡量标准一般来讲，不透明材料存在3种不同类型的选择性表面：第一是以涂黑漆的吸热板为代表的黑体表面，它对太阳光的吸收率和发射率相等；第二是选择性吸热涂层，它有高的太阳能吸收率和红外发射率；第三是选择性放热涂层，它能有效地吸收太阳能，而受热后自身长波造成的热损失很小。
太阳能选择性涂层的吸收光谱与太阳发射光谱相匹配，它能极大地提高太阳能集热器的集热效率和利用效率，太阳光辐射的能量主要分布在波长为0．25～3Ilm 的光谱区内，即太阳辐射能主要分布在可见光和近红外区，而物体受热发生黑体辐射的能量主要分布在波长为2～100舯的光谱区中，亦即主要在远红外区。
为了能够充分利用太阳能，人们设计出了选择性吸收的太阳能涂层材料，这种材料必须满足以下2个条件：（1)太阳光谱内的吸光程度高，即有尽可能高的吸收率。
(2)辐射波长范围内有尽可能低的辐射损失，即有尽可能低的发射率。
二、选择性吸收涂层及制备方法1、涂层的种类根据吸收原理和涂层结构的不同，可以把选择性吸收涂层分为以下几种：(1)干涉滤波型涂层利用干涉原理制备的涂层系统，可以广泛用于改变或控制涂层的反射率、透过率和吸收率。
涂料表层的光谱特性由分层结构界面上反射和投射之间的相互干涉所决定。
涂层由介质和金属组成多层薄膜系统，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。
最初，由汉斯等人制成一种多层重叠的组件，利用干涉效应使其对太阳光峰值附近波段强烈吸收，在红外波段自由透过，并借助了衬底涂层的高红外反射特性。
选择衬底金属和表面介质膜很重要，用作基材和半透明金属薄层的材料有Cu，Ag，Au，AI，Cr,Mo等，介质材料有MgF2,SiO2，AI203，Ce03，Se，Ge，PbS，ZnS，NiS等。
涂层厚度应符合干涉条件的要求，随着层数增加，吸收率的总趋势是增加的。
干涉滤波型涂层系统有“钼一氧化铈一钼一氧化镁”，“硅一氮化硅一硅一银”等。
MOCVD外延生长InN薄膜及其光学性质研究
2. 0 eV附近的能隙相关的发光结果。 之后该带隙值长期被广泛接受,并经常用作 InGaN 合金中带隙外推的
终点值 [10] 。 2001 年,Yodo 等
[11]
通过电子回旋共振辅助分子束外延( molecular beam epitaxy, MBE) ,首次观
电子累积层的超高密度。 实际上大多数 InN 样品都是电子浓度约为 1 × 10 18 cm - 3 甚至更高的简并 n 型材
料,所以结合 InN 外延层中和表面的各种缺陷结构形成的多种表面,导致实际 InN 的发光特性不能遵从经典
的半导体辐射复合规律。
本文使用 MOCVD 方法,通过在 GaN 与 InN 的外延结构中加入一层 InGaN 垫层以降低 GaN 与 InN 的晶
应变的。 室温下 InN 薄膜的光吸收和强光致发光结果表明,所制备的 InN 薄膜能带隙约为 0. 74 eV。 本文还初步研究
了 InN 的异常激发依赖性的光致发光行为,证明了 InN 材料的表面效应对辐射复合的强烈作用。
关键词:InN;MOCVD;外延生长;应变;表面缺陷;光学性质;光致发光
中图分类号:O782;TN304;O484. 1
的 InN 表面形貌连续平整。 采用光学显微镜、高分辨率 X 射线衍射( HR-XRD) 、透射电子显微镜( TEM) 、光吸收和室
温光致发光等方法研究了 InN 的晶体结构和光学性质。 HR-XRD 的 ω 和 ω-2θ 扫描显示,InGaN 垫层消除了 In 滴的衍
射信号,并且 ω 扫描给出了 150 nm 的 InN 薄膜的(0002) 半峰全宽为 0. 23°。 TEM 选区电子衍射发现,InN 几乎是无
TiN太阳光谱选择性吸收薄膜特性的研究
TiN太阳光谱选择性吸收薄膜的制备及其特性的研究摘要：以直流反应磁控溅射的方法作为制备手段，选择钛（Ti）为靶材，以氩气作为工作气体、氮气作为反应气体在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a=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。
0引言近年来，太阳光谱选择性吸收薄膜的研制及其在工业上的应用成为热点。
太阳光谱选择性吸收薄膜是中高温太阳集热器的核心部件，许多国家都在积极研究工艺简单、成本低廉、性能优良、稳定的中高温太阳光谱选择性吸收薄膜。
氮化钛（TiN）薄膜是目前工业研究和应用最广泛的薄膜材料之一，其熔点高、热稳定性和抗腐蚀性好，并具有较高的硬度和较低的电阻率，因而被广泛关注。
氮化钛薄膜由离子键、共价键和金属键组成，这使得氮化钛薄膜具有奇特的光学性能，表现为①氮化钛薄膜的色泽和光泽随N/Ti原子比例的变化而变化；②N/Ti比例为1时，氮化钛薄膜呈现出黄金媲美的色泽和光泽；③膜层较薄时，氮化钛薄膜在可见光区半透明而在红外光区呈高反射。
因此，氮化钛可作为装饰薄膜和太阳选择性投射薄膜，在此基础上，具有装饰功能的太阳选择性透射薄膜，在应用于光热转换建筑材料方面将极具潜力。
作为太阳光谱选择薄膜，其光学性能依赖于氮与钛的化学计量比，而在稳定的氮氩流量比的条件下，其光学性能又与溅射总压等密切相关。
大量实验表明，利用反应磁控溅射植被制备氮化钛薄膜，溅射气压对膜的性能及化学成分有很大影响。
本文主要讨论在稳定的氮氩流量比的条件下，以不同的溅射总压沉积制备氮化钛薄膜用于太阳光谱选择性吸收薄膜的光学性能。
Mo-Al2O3光谱选择性吸收涂层的制备及热稳定性
Mo-Al2O3光谱选择性吸收涂层的制备及热稳定性张敏;张文辉;李影;殷雪;李美仪;李小晶;郭媛媛【摘要】光谱选择性吸收涂层是提高太阳能光热转换效率的核心部分,其在太阳光能量集中的光谱波段保持较高吸收率,同时拥有较低的红外发射率,即减少自身向外辐射的能量.选用直流-射频磁控溅射镀膜的方法,在抛光的316 L不锈钢基片上制备了以金属Mo为红外反射层,Mo-Al2O3为吸收层,Al2O3为减反射层的Mo/Mo-Al2O3/Al2O3选择吸收膜系,并对其进行大气中400℃退火处理,分析其热稳定性和选择吸收性能的衰减机理.通过实验优化,具有双吸收层结构的选择吸收膜系具有最优的选择吸收性能,吸收率为0.922,发射率为0.029.所制备的薄膜表面平整致密,无明显的大颗粒缺陷.对优选制备参数下的选择吸收膜系进行退火处理,结果表明退火后选择性吸收膜系的发射率上升约1.6％,膜系的反射率极小值的位置与退火前无明显变化,反射率骤升阈值均发生蓝移.利用拉曼光谱对太阳能选择性吸收膜系的高温热稳定性进行分析,当退火时间为1、3 h时,开始出现了MoO3特征峰,说明空气中的氧原子向吸收层中进行了扩散,当退火时间达到5h时,出现了Fe2MoC的特征峰,说明吸收涂层各亚层之间的元素发生了迁移.【期刊名称】《辽宁师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)004【总页数】8页(P462-469)【关键词】光谱选择性吸收涂层;磁控溅射;热稳定性;吸收率;发射率【作者】张敏;张文辉;李影;殷雪;李美仪;李小晶;郭媛媛【作者单位】辽宁师范大学物理与电子技术学院,辽宁大连 116029;辽宁师范大学物理与电子技术学院,辽宁大连 116029;辽宁师范大学物理与电子技术学院,辽宁大连 116029;辽宁师范大学物理与电子技术学院,辽宁大连 116029;辽宁师范大学物理与电子技术学院,辽宁大连 116029;辽宁师范大学物理与电子技术学院,辽宁大连116029;辽宁科技大学材料科学与工程学院,辽宁鞍山 114051【正文语种】中文【中图分类】TB34随着科技的进步和全球经济的高速发展，致使人类对能源的需求量逐渐增大，传统化石能源除了产生严重的环境污染问题外，储量也日益匮乏，人们需要寻找新型清洁能源来取代传统能源[1].太阳能以其清洁、无污染，普遍，无地域限制，具有无穷的能量，可持续发展等优点，备受研究者关注[2].但由于太阳光能量分散性和供给不稳定性限制了人类对其较大规模利用.为了能够更好利用太阳能，解决世界能源短缺问题，需要将太阳能高效转换为其他形式的能源[3].太阳能光热转换是太阳能利用中非常重要的一种方式，如何提高光热转换效率始终是该领域的研究热点和难题[4-5].为了提高太阳能的光-热转换效率，需要尽可能增大太阳能的收集量，同时减小因对流或自身热辐射而产生的能量损失，采用优质光谱选择性吸收涂层是提高光热转换效率的重要途径.随着太阳能热利用技术的发展，各国竞相对太阳光谱选择性涂层进行研究，使涂层的制备技术以及光热转换性能都得到了较大发展. 目前已有的太阳能选择性吸收涂层包括Mo-AlN[6]、Ti-AlN[7]、Al-AlN[8]、SS(不锈钢)-AlN[9]、黑铬[10-11]、W-AlN[12]、Ni-AlN[13]、Ni-SiO2[14]等，均可实现高吸收、低发射的目标.但选择性吸收涂层还面临一些问题，比如，涂层对太阳能的光热转换效率仍需要继续提高，薄膜的制备工艺重复性差.在以太阳能热发电为代表的中高温应用中，提高集热管的工作温度可有效提高热量利用效率，降低发电成本.为了不使选择吸收性能恶化，就需要选择吸收涂层具有良好的高温稳定性，因此，对选择性吸收涂层热稳定性的研究显得非常重要.采用工艺重复性较好的直流-射频双靶磁控溅射方法，在经过机械抛光的316L不锈钢片上制备了Mo/Mo-Al2O3/Al2O3金属-介质型光谱选择性吸收复合膜系，经过实验优化得到选择吸收性能最佳的膜系，并对其进行大气中400 ℃退火处理，研究其在大气环境中的热稳定性能，分析其选择吸收性能衰减的机理.1 选择性吸收涂层的工作原理与制备方法1.1 选择性吸收涂层的工作原理与设计太阳可以近似看成6 000 K的黑体，它辐射的主要波长范围是0.3～2.5 μm，而具有一定温度的实际物体向外辐射能量主要集中在5～50 μm波长范围内，太阳辐射光谱与实际物体辐射光谱是分立的，此分立的光谱特性为制备太阳能选择性吸收薄膜提供了理论上的可行性.单一材料或者单层薄膜几乎无法实现对太阳光辐射能量的高吸收同时本身又保持较低的辐射损失，光谱选择性吸收涂层一般由红外反射层、吸收层和减反射层组成，其中,吸收层是由极细的金属颗粒镶嵌入电介质基体中形成的复合材料[15].这些金属粒子会使电介质基体的禁带宽度减小，吸收限增加，原本不能被吸收的光子能量也可以被吸收[16].因此可通过控制电介质基体中掺入金属粒子的浓度，从而获得所需的一系列吸收层，实现分别吸收不同特定波长之下的光波的能量，再通过吸收层和减反层以及底部的红外反射层之间的彼此相互配合，使膜系太阳光能量较集中的波段达到较高的吸收，同时减少其在红外波段自身向外的辐射损失.Maxwell-Garnett理论和Bruggeman理论是研究复合材料性能最常用的等效媒质理论[17-19]，若将fA作为材料A的填充因子(Filling factor, FF)，fB作为材料B的填充因子，通过推导，可以得到下列关系式：(1)当材料A嵌在材料B中时，材料B为基体材料，这时有εh=εB，此为Maxwell-Garnett表达式.而图1的a和b分别描述了构成复合材料的两种可能性的不同结构，一种是分离的颗粒A嵌在均匀的介质基体B中，如图1a所示，另一种则A、B彼此同等的随机聚合在一起形成一种混合物如图1b所示，此时并有ε=εh，代入式(1)可得：图1 复合材料结构图Fig.1 The structure diagram of composite materials(2)此为Bruggeman关系式.采用磁控溅射的方法制备了金属-介质型干涉吸收结构的涂层，其中，金属选用过渡金属Mo，电介质选用Al2O3，由于Al2O3是一种熔点高、耐高温、高强度、硬度大、耐腐蚀、具有优良的介电性能等特点，且Al2O3折射率合适，性能稳定，是光谱选择性吸收膜系常选用材料之一.所采用的膜系结构如图2所示，自下而上依次为316L不锈钢、Mo红外反射层、Mo-Al2O3吸收层和Al2O3减反射层.如果用上述的等效媒质理论去描述(金属Mo为材料A)，即为fA=1.0的红外反射层，0<fA<1的吸收层和fA=0的表面减反射层.Al2O3减反射层Mo-Al2O3吸收层Mo红外反射层316L不锈钢基片图2 太阳光谱选择性吸收膜系结构简图Fig.2 The diagram of solar selective absorbing coatings1.2 薄膜的制备与表征方法实验选用国产JCP-350M2高真空多靶磁控溅射镀膜机实施镀膜，在实施镀膜前，需要先对设备的真空室内壁和样品台分别用砂纸打磨以及用酒精棉擦拭干净，防止溅射过程中其他杂质对薄膜造成污染.实验选用靶材尺寸为Φ 54 mm×4 mm，纯度均为99.99%的Mo和Al2O3作为靶材，样品台位于溅射靶材上方100 mm处，对Mo靶和Al2O3靶分别通以直流和射频电源.选用尺寸为20 mm×20 mm×2 mm的316 L不锈钢片作为基片，打磨、抛光及清洗后，置于真空室中的样品台上.抽真空至1.6×10-3 Pa，然后通入氩气，开启金属Mo靶在溅射一层金属膜后，同时开启直流和射频电源，通过调控溅射时间和Mo靶电流来调节吸收层的厚度和金属掺杂量，溅射制备不同工艺条件的Mo-Al2O3薄膜作为吸收层，最后，只开启Al2O3靶在膜系最外层溅射一层Al2O3作为减反射层.利用SU8000型场发射扫描电子显微镜观察薄膜表面形貌，利用Z-type700台阶仪测试薄膜厚度.利用Lamda750s紫外-可见分光光度计对涂层在不同波长下的反射率进行测量.涂层的选择吸收性能用吸收率α[20]和发射率ε[21]来衡量，可分别用式(3)和式(4)计算得到.(3)(4)式中：R(λ)为单色光谱反射率；A(λ)为大气环境AM1.5条件下的太阳辐射光谱；R(λ,T)为光谱反射率；E(T, λ)为黑体在温度T时的单色辐射强度，等于其中，C1=3.74×10-16 W·m2；C2=1.44×10-2 m·K.2 实验结果与讨论2.1 结构优化为了确定出吸收层的最佳层数，分别制备了具有2层及4层的Mo-Al2O3吸收层的膜系，其具体制备参数见表1，吸收层厚度固定在50 nm，所获得的反射率图谱见图3.表1 双吸收层与多吸收层薄膜的制备参数Table 1 Preparation parameters of dual absorption layer and multilayer films样品Mo红外反射层膜厚/nmMo-Al2O3吸收层金属Mo 体积分数/%Al2O3减反层膜厚/nm光学性能吸收率α发射率εSim-190400200500.9220.029Sim-29040302010500.8060.040图3 双吸收层与多吸收层薄膜的反射率图谱Fig.3 The reflectance curves of the dual absorbing layer and the multilayer film从图3可以看到，具有双吸收层的选择吸收涂层的反射率在可见光区具有较大的吸收率，红外波段具有较高的发射率，当吸收层增加到4层时，反射率的骤升阈值发生红移，薄膜对可见光的吸收性能变弱较明显，且红外波段的发射率升高.其结果表明，具有双吸收层的4层膜系结构具有较优异的选择吸收性能，吸收率为0.922，发射率为0.029.其原因可以从薄膜干涉效应来考虑.根据薄膜干涉原理，对于有吸收的膜层而言，由于薄膜存在吸收，太阳光经过吸收膜再反射回来，虽然相位因子发生了变化，但振幅也减小了，因此，即使薄膜满足了干涉相消的原理，并不会使反射光的振幅减小到0，其中，吸收膜层数较多会使薄膜对光干涉效应的掩盖作用增强，使其吸收效果减弱，发射率升高.图4是双吸收层的选择吸收涂层的扫描电镜照片.从图4可以看出，薄膜表面平整、致密，无明显的大颗粒等缺陷.图4 双吸收层选择吸收涂层的表面形貌Fig.4 The surface morphology of the selective absorbing coatings with dual absorbing layers2.2 选择吸收涂层的热稳定性分析太阳光谱选择性吸收膜系作为提高太阳能光-热转换效率的关键材料，通常需要具有长期的热稳定性能，因此对优选工艺下的太阳能选择性吸收涂层进行退火处理，研究涂层的热稳定性，分析其选择吸收性能衰减的机理，为选择吸收涂层的进一步优化提供数据支撑和实验依据.2.2.1 Mo-Al2O3选择性吸收膜系的退火处理及表征在箱式电阻炉中进行退火处理，炉温由KWG-1000电炉温度控制器自动调节的.根据优化后的工艺参数，制备了工艺参数相同的3个样品，测试其退火处理前的反射谱，计算退火前吸收率和发射率.将样品在400 ℃下进行退火处理，退火时间分别为1、3、5 h，当样品冷却到室温后，再分别对3个样品的反射率进行测试，分别计算其吸收率和发射率.利用Lamda750s紫外-可见分光光度计测得样品的反射谱，扫描波长范围为300～2 500 nm，利用反射谱计算吸收率和发射率.通过膜系的吸收率和发射率的变化以及反射图谱验证选择吸收膜系的热稳定性，采用拉曼光谱测试退火后太阳能选择性吸收膜系的表面生成产物，分析其选择吸收性能衰减的机理.2.2.2 退火后Mo-Al2O3选择性吸收膜系的光学性能分析退火前和在400 ℃条件下热处理前后的吸收率和发射率如表2所示.表2 退火处理前后，样品的吸收率和发射率Table 2 Absorptance and emittance of samples before and after annealing at 400 ℃ in air热处理时间/h吸收率α退火前退火后Δα发射率ε退火前退火后Δε10.9220.905-0.0170.0290.0450.01630.9220.9240.0020.0290.0460.01750.9220.912-0.0100.0290.0450.016图5 Mo-Al2O3选择性吸收膜系在退火前、400 ℃下退火1、3、5 h的反射率曲线Fig.5 Reflectance spectra of the Mo-Al2O3 selective absorbing coatings before and after annealing for 1 h, 3 h and 5 h at 400 ℃图5是优选实验参数下制备得到的Mo-Al2O3选择性吸收膜系在退火前、400 ℃下退火1、3、5 h的反射率曲线.从图5可以看出，在400 ℃下退火1 h，膜系在300～900 nm波段处反射率增加，在2 500 nm处反射率降低，膜系的反射率骤升阈值为1 500 nm左右，相对于退火前，反射率骤升阈值红移，反射率极小值位置基本不变，说明薄膜退火1 h后在短波区的吸收率降低，其红外发射率升高，经过计算，膜系的吸收率如表2所示，从中可以看出退火1 h后较退火前的吸收率降低1.7%，发射率较退火前升高1.6%.当延长退火时间到3 h，膜系在300～500 nm波段的反射率下降，反射率极小值所在的位置基本没变，反射率骤升阈值发生红移.在2 500 nm处的反射率下降，即膜系的红外发射率相较于退火前升高.膜系的吸收率相较退火前增加了0.2%，发射率升高了1.7%.继续增加退火时间至5 h，相对于退火前，膜系的反射率在300～900 nm波段处上升，反射率极小值位置未变，反射率骤升阈值红移，红外区的发射率下降.其吸收率降低1%，发射率升高1.6%.这可能是由于膜系经过热处理，空气中的氧原子向基片方向发生扩散，膜系各层之间元素发生迁移，吸收层中的Mo元素和基底不锈钢中的Fe被氧化导致涂层吸收率和发射率的改变.2.2.3 退火后Mo-Al2O3选择性吸收膜系的拉曼光谱测试为了明确膜系选择吸收性能的衰退机理，用拉曼光谱测试太阳能选择性吸收膜系在400 ℃退火处理后的生成产物，图6是400 ℃退火处理后的3个样品以及未退火处理的样品的拉曼光谱.图6 Mo/Mo-Al2O3/Al2O3选择吸收膜系的拉曼光谱Fig.6 Raman spectra of the Mo/Mo-Al2O3/Al2O3selective absorbing coatings图6中曲线a为未进行退火处理样品的拉曼光谱，从中可以看出，未退火的拉曼光谱中没有明显的特征峰，这表明膜系中各亚层均为非晶态，膜系各层之间没有发生元素的迁移.曲线b、c、d分别表示经过400 ℃条件下退火处理1、3、5 h样品的拉曼光谱.当退火时间为1、3 h时，开始出现了MoO2、MoO3等不同价态Mo氧化物的特征衍射峰，说明空气中的氧原子向内扩散，吸收层中的Mo被氧化，当退火时间达到5 h时，出现了Fe2MoC的特征峰，说明了膜系中各亚层之间的元素发生了迁移.3 结论采用了直流-射频磁控溅射技术，在抛光的316L不锈钢片上制备了Mo/Mo-Al2O3/Al2O3太阳能光谱选择性吸收复合膜系，对选择性吸收涂层的结构设计、吸收机理进行了讨论，并对其热稳定性进行了分析.得出的主要结论如下：(1)具有双吸收层的反射率在可见光区具有较大的吸收率，红外波段具有较低的发射率，当吸收层数量增加时，反射率的骤升阈值发生红移，膜系对可见光的吸收性能明显变弱，且红外波段的发射率升高.具有双吸收层的4层金属-陶瓷膜系结构，具有较优异的光学性能，膜系的吸收率为0.922，发射率为0.029.薄膜表面完整、致密、无明显的大颗粒缺陷.(2)涂层经过热处理后，其对可见光的吸收性能变化不明显，膜系反射率极小值的波长位置未发生变化，但薄膜的发射率骤升阈值发生红移，且红外波段的发射率均升高1.7%左右.(3)对热处理后的涂层进行拉曼光谱测试，退火时间为1、3 h时，开始出现了不同价态Mo氧化物的特征衍射峰，说明空气中的氧原子向内扩散，吸收层中的Mo 被氧化，当退火时间达到5 h时，出现了Fe2MoC的特征峰，说明吸收涂层各亚层之间的元素发生了迁移.参考文献：【相关文献】[1] EN Z K.Solar energy in progress and future research trends[J].Progress in Energy & Combustion Science,2004,30(4):367-416.[2] 陆维德.太阳能利用技术发展趋势评述[J].世界科技研究与发展,2007,29(1):95-99.[3] 吕坤,王海英,董华.太阳能选择性吸收涂层的现状及发展[J].中国涂料,2003,18(4):36-38.[4] 王聪,代蓓蓓,于佳玉,等.太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展[J].硅酸盐学报,2017,45(11):1555-1568.[5] 谢光明.太阳能光热转换的核心材料——光谱选择性吸收涂层的研究与发展过程[J].新材料产业,2011(5):62-65.[6] ZHANG Q C.Recent progress in high-temperature solar selective coatings[J].Solar Energy Materials & Solar Cells,2000,62(1/2):63-74.[7] 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光谱选择性隔热窗膜的开发分析
光谱选择性隔热窗膜的开发分析摘要：随着人们对生活质量要求的不断提高，现代建筑越来越向高技术、高美观、高效率方向发展，越来越多的人选择隔热性能好的玻璃门窗。
由于玻璃的生产工艺和性能差异，隔热效果也不一样。
传统玻璃采用热反射处理，即利用玻璃反射太阳光中的红外能量，达到隔热的目的。
但在夏天阳光下，玻璃表面温度会比环境温度高很多，如果长时间暴露在太阳下，玻璃会被灼伤甚至变形。
目前市面上常用的隔热膜是以金属或非金属材料作为膜层材料。
金属材料是利用金属的热传导性能来吸收太阳辐射能量，从而达到隔热的效果。
但是由于金属材料存在易氧化、易脱落、成本高等问题，难以在建筑门窗中广泛应用。
相较于传统金属膜，光谱选择性隔热膜具有更高的隔热率，更好地保护人们的隐私安全。
本文将介绍一款光谱选择性隔热窗膜及其应用场景。
关键词：光谱选择性隔热窗膜；纳米隔热材料；隔热原理；性能测试随着节能环保的概念逐渐深入人心，越来越多的人开始选择玻璃门窗，人们对玻璃门窗的性能要求也越来越高，不仅要求玻璃具有高透光、高隔热、高隔音等特性，而且要求玻璃的可见光透射率在35%-50%之间，可见光透射率太低，影响室内采光效果。
而建筑外墙的节能主要体现在降低建筑能耗、节约能源以及保护环境三个方面，其中建筑外墙的节能主要是指通过在墙体表面增加保温层来实现。
而门窗是建筑物最重要的组成部分之一，其功能直接影响到建筑的保温、隔热、隔音等性能。
1.产品介绍光谱选择性隔热窗膜，属于一种光谱选择性隔热窗膜，它是采用涂附在玻璃上的一层透明薄膜，将其与带有光学性能的金属有机层或金属氧化物层结合在一起，构成光学隔热窗，能够有效地防止太阳辐射热进入室内，并将热量反射回室外。
同时具有较好的可见光透过率，在夜间或玻璃表面安装有红外发射率低的镀膜时，也可降低红外辐射热进入室内。
由于红外发射率低的镀膜能够减少红外线辐射热进入室内，从而达到隔热效果。
它的反射功能可以有效地减少太阳辐射热进入室内，同时又具有较好的可见光透过率，可使室内光线更加柔和、明亮、舒适。
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TiN太阳光谱选择性吸收薄膜的制备及其特性的研究
摘要：以直流反应磁控溅射的方法作为制备手段，选择钛（Ti）为靶材，以氩气作为工作气体、氮气作为反应气体在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时沉寂的薄膜致密、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a=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。
0引言
近年来，太阳光谱选择性吸收薄膜的研制及其在工业上的应用成为热点。
太阳光谱选择性吸收薄膜是中高温太阳集热器的核心部件，许多国家都在积极研究工艺简单、成本低廉、性能优良、稳定的中高温太阳光谱选择性吸收薄膜。
氮化钛（TiN）薄膜是目前工业研究和应用最广泛的薄膜材料之一，其熔点高、热稳定性和抗腐蚀性好，并具有较高的硬度和较低的电阻率，因而被广泛关注。
氮化钛薄膜由离子键、共价键和金属键组成，这使得氮化钛薄膜具有奇特的光学性能，表现为①氮化钛薄膜的色泽和光泽随N/Ti原子比例的变化而变化；②N/Ti比例为1时，氮化钛薄膜呈现出黄金媲美的色泽和光泽；③膜层较薄时，氮化钛薄膜在可见光区半透明而在红外光区呈高反射。
因此，氮化钛可作为装饰薄膜和太阳选择性投射薄膜，在此基础上，具有装饰功能的太阳选择性透射薄膜，在应用于光热转换建筑材料方面将极具潜力。
作为太阳光谱选择薄膜，其光学性能依赖于氮与钛的化学计量比，而在稳定的氮氩流量比的条件下，其光学性能又与溅射总压等密切相关。
大量实验表明，利用反应磁控溅射植被制备氮化钛薄膜，溅射气压对膜的性能及化学成分有很大影响。
本文主要讨论在稳定的氮氩流量比的条件下，以不同的溅射总压沉积制备氮化钛薄膜用于太阳光谱选择性吸收薄膜的光学性能。
1实验
1.1样品制备
本实验采用沈阳科有真空技术研究所生产的CKJ-500D多靶磁控溅射镀膜仪，以直径￠100mm,纯度为99.99%的金属钛靶为溅射靶材，单面抛光的Si(111)为衬底，纯度为99.99%的氩气作为工作气体，纯度为99.99%的氮气作为反应气体，采用直流反应磁控溅射方法，通过改变溅射气压，在Si(111)基底上沉积氮化钛薄膜。
溅射前将Si基底分别用氢氟酸、丙酮、酒精和去离子水超声波辅助清洗各10min，用高压氦气吹干，放在样品台上，在本地真空度达到 5.0E-4Pa 后，通入氩气和氮气，镀膜过程中，保证稳定的氮氩流量比和溅射时间来控制膜层厚度，具体工艺参数见表1，制备的薄膜样品结果见表2。
表1 沉积氮化钛薄膜基准工艺参数的确定
表2 氮化钛薄膜制备参数
1.2样品的测试
薄膜的厚度采用美国VEECO公司的DEKT6M台阶仪测量；薄膜在可见-近红外光谱的范围的发射率用日本岛津紫外-可见-近红外分光光度计（UV3101PC）测试.采用英国Bede-D1型X射线（XRD）衍射仪对样品进行物相分析，采用上海爱建纳米科技发展有限公司的AJ-111原子力显微镜（AJM）观测薄膜的表面形貌并利用其离线软件对薄膜的表面粗糙度进行分析。
２结果分析
通过反复试验及对沉寂的个样品的测试对比，样品Ａ符合本文的使用要求。
当溅射气压为0.35Pa时，膜层更加致密、均匀，色泽金黄，整体上薄膜最佳，膜厚为132nm，结晶性最好，电阻率最低为33.8un*cm（接近块体氮化钛电阻率）。
由图1可知，按照表一提供的工艺参数沉积的样品A为TiN薄膜，为NaCl 面心立方结构，薄膜呈现出五个特征的衍射峰，分别是位于2Ø=36.3的（111）衍射峰，位于42.6的（200）衍射峰，位于62.3的（220）衍射峰，位于74.1的（311）衍射峰，位于78.6的（222）衍射峰，其中在衍射角2Ø为42.6的（200）的晶面上出现强烈的衍射峰，表明制备的TiN薄膜具有择优取向为（200）的多
晶结构的立方相。
如图2所示的样品A的可见-近红外反射光谱可以看出，薄膜在可见光谱范围内保持了较低的反射率，并且约在455nm存在一个反射低谷（极小值为10.5%），因而具有一定的的环保效果，可以避免因反射可见光而造成的光污染，而在近红外波长（750nm-1000nm）区域，薄膜的反射率呈显著的增长趋势，在波长为1000nm时其反射率已达90%。
由此可知，所制备的氮化钛薄膜对太阳光谱的反射具有很好的选择性，对可见光、接近可见光的近红外区有较低的反射率，而对波长较长的红外光有较高的反射率，即该膜在可见光区半透明而在红外光区呈高反射。
图3为样品A的表面AFM扫描图。
利用AFM离线软件可以得到其表面均匀粗糙度（R）为2.06nm.
从图上可以看到薄膜表面粗糙度小，膜层致密、均匀。
将薄膜样品夹在分光光度计积分球上，采用积分球反射率测定方法，测定样品在可见-近红外范围的单色反射率，由单色反射率计算样品对太阳辐射的单色吸收率。
求得薄膜对太阳辐射的平均吸收率为83%。
由于大部分红外光都反射了，所以吸收的是可见光，接近可见光波长的近红外光，即对可见光和近红外光有高的吸收率。
3结论
实验表明，在溅射功率为105 W，氮氩流量比为1:1.5，基底温度为600℃、沉积时间为3h，溅射气压为0.35Pa时，结晶性最好，电阻率最低为33.8µΩ*cm （接近块体氮化钛的电阻率）。
可见-近红外光区（波长400-1000nm）对太阳辐射的平均吸收率为83%，最高红外反射率为90%，具有良好的光谱选择性。
在以上这些工艺参数不变的情况下，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时沉寂的薄膜致密、均匀、色泽金黄，膜厚为132nm，结晶性最好，电阻率最低为33.8un*cm（接近块氮化钛电阻率）。
在可见-近红外光区（波长400-1000nm）的平均吸收率a=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。