中高温太阳能选择性吸收涂层
太阳能吸热材料
太阳能吸热材料是指那些能够有效地吸收太阳能并将其转化为热能的材料。
这些材料通常具有高吸热性、高热稳定性、良好的热传导性和较长的使用寿命等特点。
它们广泛应用于太阳能热水器、太阳能集热器、太阳能干燥器、太阳能空调等太阳能利用设备中。
以下是一些常见的太阳能吸热材料：
1.黑色金属：黑色金属的吸热性能非常好，因为它们能够吸收大部分波长的光线。
然而，金属的高导热性也意味着它们会迅速地将热量传递给周围
环境，这可能降低了它们的长期吸热效率。
2.碳基材料：如炭黑、石墨等，这些材料具有极高的吸热性能，因为它们能有效地吸收并转化太阳能。
3.选择性吸热涂层：这些涂层通常由金属氧化物、氮化物或硫化物制成，它们能够吸收太阳光谱中的大部分能量，同时反射掉红外线辐射，从而提
高吸热效率。
4.聚合物材料：一些特殊的聚合物材料也被用作太阳能吸热材料。
这些材料通常经过特殊处理，以提高它们的吸热性能。
在选择太阳能吸热材料时，需要考虑多种因素，包括材料的吸热性能、热稳定性、成本、耐用性以及对环境的影响等。
随着科技的进步，新型的太阳能吸热材料正在不断被研究和开发，以满足日益增长的对高效、环保的太阳能利用技术的需求。
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
太阳能吸收板表面涂层的作用和原理
太阳能吸收板表面涂层的作用和原理太阳能吸收板是太阳能利用系统中的重要组成部分，其作用是将太阳能转化为电能或热能。
在太阳能吸收板的表面涂覆一层特殊的涂层可以大大提高其性能和效率。
本文将介绍太阳能吸收板表面涂层的作用和原理。
1.吸收太阳能太阳能吸收板的表面涂层可以吸收更多的太阳能，从而提高其吸收效率。
这是因为表面涂层可以减少反射损失，增加吸收率。
通常，这种涂层是由高吸收率的材料制成的，如黑漆、金属氧化物等。
2.降低热损失太阳能吸收板的表面涂层可以降低热损失，从而提高其热效率。
这是因为表面涂层可以减少热量散失，保持热量集中，从而减少热损失。
这种涂层通常由高导热材料制成，如金属、陶瓷等。
3.抗腐蚀太阳能吸收板的表面涂层可以保护吸收板不受环境因素的影响，如腐蚀、氧化等。
这是因为表面涂层可以形成一层保护膜，阻止水分、氧气等物质进入吸收板内部，从而延长其使用寿命。
这种涂层通常由耐腐蚀材料制成，如塑料、橡胶等。
4.抗污染太阳能吸收板的表面涂层可以防止污染物附着在吸收板上，从而保持其清洁和高效。
这是因为表面涂层具有抗污染性能，可以减少污染物的附着，从而减少清洁和维护的频率和难度。
这种涂层通常由防污染材料制成，如氟树脂等。
5.提高光电转换效率太阳能吸收板的表面涂层可以提高光电转换效率，即将太阳能转化为电能的效率。
这是因为表面涂层可以减少反射损失，增加吸收率，从而提高了光电转换效率。
这种涂层通常由高光电转换材料制成，如染料敏化太阳能电池等。
6.降低温度太阳能吸收板的表面涂层可以降低吸收板的温度，从而提高其热效率和使用寿命。
这是因为表面涂层可以反射一部分太阳光，减少热量吸收，从而降低吸收板的温度。
同时，这种涂层还可以将吸收板的热量辐射到大气中，进一步降低温度。
这种涂层通常由高反射、高辐射材料制成，如白色油漆等。
太阳能选择性涂层介绍
太阳能选择性涂层相关信息一、选择性涂层介绍太阳能吸收涂层对太阳能利用的技术经济性能影响很大，为提高太阳能装置的效率、降低成本，各国太阳能科技工作者对研究、开发太阳能吸收涂层都十分重视，研制成多种涂层，有的已用于生产，取得了良好效果。
1、电镀涂层黑铬涂层：黑铬涂层的吸收比α和发射比ε分别为0．93—0．97和0．07—0．15，α／ε为6～13，具有优良的光谱选择性。
黑铬涂层的热稳定性和抗高温性能也很好，适用于高温条件，在300℃能长期稳定工作。
此外，黑铬涂层还具有较好的耐候性和耐蚀性。
但是，现在采用的电镀黑铬工艺，电流密度大(15～200A／dm2)，溶液导电性差，电镀时会产生大量的焦耳热，需要冷却和通风排气才能维持正常生产。
另外，黑铬镀在非铜件上，需要先预镀铜，再镀光亮镍，最后镀黑铬，生产成本较高。
黑镍涂层黑镍涂层大都是镍合金涂层，其组成随电镀液成份和沉积条件变化。
黑镍的电镀液分为两类，即硫酸锌电镀液和含钼酸盐类电镀液。
由第一类镀液获得的黑镍涂层，含镍40％～60％，含锌约为20％～30％。
黑镍涂层的吸收比α可达0．93～0．96，热发射比ε为0．08～0．15，α／ε接近6～12，其吸收性能较好。
黑镍涂层很薄，为了提高涂层与基体的结合力和耐蚀性，常采用中间涂层(如Ni，Cu，Cd)或双层镍涂层。
由于黑镍涂层的热稳定性、耐蚀性较差，通常只适用于低温太阳能热利用。
黑钴涂层黑钴涂层的主要成分是CoS，具有蜂窝型网状结构，其吸收比α可达0．94～0．96，发射比ε为0.12～0.14，α／ε为6.7～8。
2、电化学表面转化涂层铝阳极氧化涂层铝及铝合金的阳极氧化可在硫酸介质中进行，但在太阳能热利用中，主要用磷酸介质。
铝氧化涂层着色有多种工艺，其中电解着色工艺获得的涂层，具有牢固、稳定、耐晒优良特性，并且可进行大规模生产。
铝阳极氧化涂层是一种多孔膜，孔隙率达22％，电解着色时金属易沉积在微孔中。
用于电解着色的金属盐类有：镍盐、锡盐、钴盐和铜盐等。
中国研制出一种高温太阳能光谱选择性吸收涂料
PolyurethaneFebruary2019中国研制出一种高温太阳能光谱选择性吸收涂料中科院兰州化物所科研人员日前研制出一种高温太阳能光谱选择性吸收涂料。
该技术打破了发达国家对我国塔式光热发电高温太阳能吸收涂层材料技术的封锁和垄断，开发的新型涂料改变了太阳能热发电行业核心关键技术——高性能涂层受制于人的局面。
据介绍，利用该涂料制备的高温太阳能吸收涂层具有良好的光谱选择性，高温工况下太阳能吸收率最高可达0.98、发射率可低于0.35，并具有优异的长期高温热稳定、耐腐蚀、耐水、抗热震及冷热交变性能, 综合性能尤其是光学性能满足且超过当前塔式光热发电高温太阳能吸收涂层的性能要求。
与国外垄断产品相比，该涂层具有更高的吸收率和更低的热发射率，可有效提高光热转换效率及电站收益。
该涂料可应用在不同基材表面，包括低碳钢、不锈钢、镍基合金等金属，在重质油开采、海水淡化、供暖、太阳能锅炉、红外线加热器、消声器、散热器、发动机等领域具有重要应用价值。
塔式光热发电作为最具发展前景的光热发电形式之一，不仅是一种新的电源品种，尤其对现存的光伏发电和风力发电等新能源而言，是一种调峰、调压的稳定电源，目前已成为光热发电研发和投资开发的重点。
吸热器是塔式光热发电将太阳能转化为热能的核心部件。
高温太阳能吸收涂层被誉为吸热器乃至光热发电系统的“核芯”材料，其性能对实现高的光热转换效率及电站收益起着至关重要的作用。
但长期以来，该吸收涂层技术一直被国外垄断，特别是2018年由于中美贸易摩擦外方停止供货，严重制约和威胁国内在建及待建的投资上百亿元的太阳能热发电项目。
国家统计局近期发布的《战略性新兴产业分类(2018)》中，塔式光热发电高温太阳能吸收涂层作为太阳能热发电行业“卡脖子”技术列入其中。
77。
太阳能选择性涂层介绍
太阳能选择性涂层介绍
首先，太阳能选择性涂层主要包括吸收层和反射层。
吸收层是涂层中的一个关键组成部分，它负责吸收太阳辐射能并将其转化为热量。
吸收层的材料一般选择具有较高的吸光率和较低的反射率，以提高太阳能的吸收效率。
常用的吸收层材料有二氧化钛、碳化硅、氧化镓等。
反射层则负责减少热量的辐射损失，通过将热量反射回吸收层，从而提高热量的利用效率。
反射层一般选择具有较高的反射率和较低的吸光率的材料，以确保热量不被散发到周围环境。
常用的反射层材料有铝、银、镍等。
太阳能选择性涂层还可以通过优化厚度和结构来提高其性能。
涂层的厚度决定了材料的光学性能和热学性能，一般而言，较薄的涂层能够提高传热速率和热稳定性，而较厚的涂层则能够提高吸收效率和光稳定性。
此外，涂层的结构也会对性能产生一定影响，例如，多层结构涂层能够提高光学性能和热学性能，并减少材料的成本。
除了吸收层和反射层，太阳能选择性涂层还可以加入一些其他的功能材料，以实现更多的功能。
例如，一些涂层中加入了纳米颗粒，可以通过表面等离子体共振效应来实现窄带宽吸收或反射，从而提高太阳能的吸收效率和热量的利用效率。
另外，一些涂层中还加入了导热材料，可以提高热传导性能，从而进一步提高太阳能的利用效率。
总的来说，太阳能选择性涂层是一种非常重要的技术，可以提高太阳能的利用效率和降低能量损失。
通过优化吸收层、反射层、厚度、结构以及加入其他功能材料，可以实现更高的吸收效率、热量利用效率和生产成
本的平衡。
太阳能选择性涂层的研究和应用对于推动太阳能的普及和发展具有重要意义。
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。
太阳能吸收涂层
太阳能吸收涂层，荣力牌RLHY-2337型号太阳能吸收涂层。
当前,在化石等不可再生能源日趋稀缺的背景下,世界能源结构将发生重大变化,太阳能将逐渐代替常规能源,成为不可缺少的重要能源,太阳能的光热利用研究已是当今热点。
太阳能聚光热发电之中高温的太阳能热利用是今后太阳能利用的发展趋势,其中涂料型的太阳能吸收涂层是比较经济的,而解决问题的主要技术方案是要开发出高性能的中高温太阳能选择性吸收涂层材料,其关键点是既要提高涂层对太阳能的吸收效率,还要使其有较低的涂层发射率,另外还要解决涂层的耐高温性及较好的性价比。
太阳能吸收涂层，RLHY-2337型号太阳能吸收涂层，是一种选择性吸收涂层，将其转化为热能而被利用，与此同时尽可能减少因热辐射而产生的热损失，即需要提高太阳能吸收比和降低热发射比。
太阳能吸收涂层，荣力牌RLHY-2337型号太阳能吸收涂层涂层特点：该膜层通过国家检测中心检测，α>94%，ε <10%，耐中性盐雾性能5%氯化钠、35℃实验时间280h，无任何变化。
耐高温老化：150℃实验时间100h，吸收比无任何变化，发射比反而会降低到5%以下。
耐加速紫外老化3000h，实验后无任何变化，耐洗刷实验50%砂石浆、棕毛刷洗刷30万次，实验后没有任何变化。
高低温冲击实验后无任何变化。
在85%湿度85℃实验箱中实验1000h，无任何变化。
太阳能吸收涂层，荣力牌RLHY-2337型号太阳能吸收涂层应用领域：太阳能热水器吸热管、太阳能集热器等要求高吸收太阳热的工业设备上。
太阳能吸收涂层，荣力牌RLHY-2337型号太阳能吸收涂层涂刷方法: 刷涂、灌涂、滚涂、喷涂太阳能吸收涂层，荣力牌RLHY-2337型号太阳能吸收涂层，可涂刷物体：可涂层具有优良的附着性，施工简便，几乎可以在任何清洁、干燥的表面上使用。
涂料可以涂刷在钢、铸铁、锌、铝、铜、不锈钢、镁、石头、木材、水泥、砖瓦、陶瓷、玻璃、纺织物、塑料、纸、有机玻璃、石棉、各类纤维板、胶木板、沥青、泡沫（海绵）、聚氨酯、聚丙烯涂层等表面。
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。
太阳能选择性吸收涂层高温光谱吸收率的测量方法
关 键 词 " 太 阳 能 选 择 性 吸 收 涂 层 (高 温 光 谱 吸 收 率 (积 分 球 (测 量 装 置 中 图 分 类 号 ]^.!%<!" " 文 献 标 识 码 :" " "GHI%6<"#$!b<K@@&<%66636/#"+6%06$3%0%!36/
引"言
""能源危机和环境污染问题的日益突 显!太 阳 能 的 开 发 与 利用在世界范围内受到广泛关注!其中尤 以 太 阳 能 发 电 技 术 备受 青 睐$%3+%&由 于 输 出 电 力 稳 定 !可 调 节 性 好 !热 能 储 存 成 本低等优点!聚光太 阳 能 发 电 技 术 "4Q&42&C)>CK&,@QG>)FQ\3 2)!(7E#发 展 迅 猛 !且 已 具 有 相 当 高 的 市 场 化 程 度$"3/%&作 为 太阳能热发电的核心部件!太阳能真空集 热 管 表 面 的 选 择 性 吸收涂层"@2G24CK?2>d@Q)dK&,4Q>CK&,!7:(#是将太 阳 辐 射 能 转换为热能的关键材料!涂层光学吸收性 能 是 决 定 太 阳 能 转 换为热能效率高低的关键因素!光谱吸收 率 成 为 衡 量 和 评 价 涂层光热转换效率的关键技术参数之一!光 谱 吸 收 率 的 测 量 对选择性吸收涂层设计的优化和制备工艺的提高具有巨大的 推 动 作 用 和 促 进 意 义 & $$3#%
%P渤海大学新能源学院!辽宁 锦州"%+%6%""""""""""" +P哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院!黑龙江 哈尔滨"%/666%
选择性吸收涂层的分类
选择性吸收涂层的分类最近由于想整理一下太阳能热水器的相关资料，于是在网上进行了大海捞针般的搜索，很多资料如果不及时加以整理，真的会像古董的碎片一样沉寂在互联网的泥淖里。
这一节是关于太阳能全玻璃真空管的吸收涂层的：选择性吸收涂层的分类根据吸收太阳光的原理和涂层的构造不同 , 可将选择性吸收涂层分为四类。
(1) 半导体涂层半导体涂层是利用半导体物质的电子结构中适当能隙 Eg , 吸收能量大于 Eg 的太阳辐射光子 , 从而使材料的价电子产生跃迁进入导带 , 而对能量小于 Eg 的光子透过。
所以要求半导体物质能隙最好为 0 . 62ev (1ev =1 . 602 × 10 -19 J) , 即 9 . 939 ×10 -20 J 。
它吸收可见光而不吸收红外线 , Si 、 Ge 是最常见的半导体材料。
过渡金属的氧化物、硫化物都属化合物半导体 , 如黑铬 (Cr x O y ) 、黑镍 (NiS-ZnS) 、氧化铜黑(Cu x O y ) 和氧化铁 ( Fe 3 O 4 ) 等。
(2) 光干涉涂层光干涉涂层利用了光的干涉原理 , 是由非吸收的介质膜与吸收复合膜、金属底材或底层薄膜组成 , 并严格控制每层膜的折射率和厚度 , 使其对可见光谱区产生破坏性的干涉效应 , 降低对太阳光波长中心部分的反射率 , 在可见光谱区产生一个宽阔的吸收峰 , 如 Al 2 O 3 -Mo x -Al 2 O 3 (AMA) 三层膜 , AlN -Al/ Al 八层膜 , OCL I 多层膜等。
(3) 米氏散射涂层米氏散射涂层是根据有效的媒质理论 , 利用在母体中细分散的金属粒子 , 对可见光的不同波长级光子产生多次散射和内反射而将其吸收。
金属粒子和氧化物的共析涂层 , 如Co -Al 2 O 3 涂层、 Al -Al 2 O 3 涂层、 Au -Al 2 O 3 涂层和黑镍等属于此类。
(4) 多孔涂层多孔涂层是通过控制涂层表面的形貌和结构 , 使表面不连续性的尺寸与可见光谱峰值相当 , 从而对可见光起陷阱作用 , 对长波辐射具有很好反射作用 , 即在短波侧以黑洞的形式集光 , 而在长波侧以平面的形式辐射光。
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0.25〜311m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肿的光谱区中，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“铝一氧化铀一铝一氧化镁”，“硅一氮化硅一硅一银”等。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
如 , 将 梯度 A 2O 3朋 一 20 3 的 A 20 3表 面 做 特殊处 1 1 A 1 理 , 吸 收 系数 a 由 0 96 提高 到 0 9 15 . .8 ]
成 为高温 可用 金 属 陶瓷薄 膜 的首 选材 料 2, 对于 介
质 材料 , 如 T i Z r H f 等 的硼化 物 氮化 物 碳化
0
门 J
东 燃 理 侧 \ 乡 罕 E 呈 l
燃 毕 布 侧 \ 弓
长 期 以来 , 发 电成 本高 是制 约太 阳能 热发 电商 业 化 的重 要 因素 而提 高 太阳能 选择 性吸 收涂 层性
另外 , 提 高涂 层 的工作温 度 能 是提 高槽 式抛 物 面聚 焦发 电效率 和减 少太 阳能热 发 电 成本 的最 好途 径
表 1 中高温太阳能最新发展
从 表 2 可以 看 出, 三 层 结构 金属 陶瓷薄 膜 的设 计与 两层 结构 相 比 , 仅有 0 .1% 的吸 收增 强 , 而红外
发射 率没 有变化 ; 再继 续增 加膜 层数 , 膜 系性 能不
再 随膜 层数 增加 而提 高 因此 , 从涂 层 结构 的光学 性 能 和工程 制备 难 易程 度综合 考虑 , 包括 红外 反射 层 减 反射 层在 内的 四层 结构 是 最佳 的 设计 组 合 ,
由于层数 太 多 , 热损 耗较 大 , 只适
以下 , 并且 耐磨性 和 耐腐蚀 能 力较差
新兴 的纳米 金属 陶瓷 薄膜 由于表 面等 离子体激
元共 振 吸收 效应 , 表现 出在可 见光 光谱 范围具 有较
高 的吸收 率 , 而 在红外 光谱 范围具 有较 高的透 过率 , 尤其 是在 中高温 条件下表现 出优 良的 光学1 5 和热 力 , 4] 学稳 定性 , 成 为制备 中高温 太 阳能选 择性 吸 收涂层
一 引言
太阳能 利 用主 要 包括 光伏 光热 光化 学转化
以及 光生 物转 化 等 其 中太 阳能光热 利 用是 太阳 能
限制太 阳能选择 性吸 收薄膜 性能 的 主要 因素 进行 了 分析 , 并指 出 了今后发 展 的方 向
利 用的一 种重 要 方式 , 尤 其是 太 阳能 热 发 电相对于
光伏 发 电 , 具 有 成本 低 适 合于 大规 模发 电等 优势 , 成 为太 阳能利 用 的重 要 发展 方向 目前太 阳能 热发 电 主要 包括 槽式 碟 式 塔 式等 几种 方式 其 中 , 碟 式 和塔式 太 阳能热 发 电 尚处于 中试 和示 范阶 段 , 而 槽 式太 阳能热 发电 系统 发展相 对 成熟 , 已开始 进人
EN ERGY
碱. 咽峨 粗彰嘿 黔男 {
, 金属 陶瓷层 的主要作 用 是实现 对太 阳辐射 波段 的吸 收( 0 0 一2 1O 0n m ), 同时 保 证 在红 外辐 射波 段 3 2 ( 100 一25 00 n m )具 有较 高 的透 过率 , 即对 红外辐 射 0 不 产 生影 响 金 属 陶瓷薄 膜 有两 层 , 分 别为高金 属 低 金 属含量 金 属陶瓷 层 含 量金 属 陶瓷 层 吸收 率呈现 缓慢 上升 趋势 1 A 2O ;的 反射 系数 较 高 ,
高 温稳 定性 ! 川 是制 约 太 阳能 选择 性 吸收涂 层 发展 的关 键 目前 发展 的所 有 涂层 , 40 0 时在 空气
辐 射 也 有相 应增 强 ; 当表面 粗 糙 度 (R M S 值 )大于 1( nl ) X ll时 , 吸收率基 本不再 增加 , 而发射 率快 速增大 根据微 平面 理论 , 将 表面做 特 殊处 理 使 表面 的 孔 径 与入射 光频 率匹配 , 可 以达 到 陷阱 作 用 化 学蒸 镀腐 蚀处理 , 涂 油 煤灰 黑色 染料 等 例如 例
表 2 不 同金 属 陶瓷层 数 的吸收 率和 辐射 率
的 中高 温 太 阳能 选 择性 吸 收 涂 层16 获 得 了重 大 进 ] 7 .
展, 如表 1 所示
为进一步提高选择性吸收涂层的
吸收率, 降低热发射率, 延长高温下涂层的使用寿
命 , 以有关新 体 系金属 陶瓷薄 膜 为基 础的 中高温 太 阳能选择性吸 收涂层一直是人们近 年来研 究的热点
的重 要功 能材 料 近 年来 基于 W 一 N 与 M o一 20 3 金属 陶 瓷薄膜 I A 1 A
图2 金 属陶瓷类型
2 以金属陶瓷薄膜为基础的太阳能选择吸收薄膜 人们 对基 于金 属陶瓷薄 膜 的太阳能 选择性 吸收
涂层结 构进 行 了大量 模拟 计算 研究 , 文献 9 针 对金 ] 属陶瓷 薄膜 的层 数进 行 了优化设 计 , 设 计结 果 如表 2 所示
商业 化运 行阶 段
太 阳能 集热 管是 槽式 太阳能 热发 电系统 的核心
黑体 (仁350 C )
部件 , 而 集热 管表 面 的高 温涂 层即太 阳能 选择性 吸 收薄膜 是决 定 高温真 空 集热 管效率 及发 电效率 的关
键 技 术 , 要 求其 在 太 阳光波 长范 围 内( o 一Z o n m ) 3 l 具 有较 高 的吸 收 率 a , 在 红 外热 辐 射 波段 ( 10 0 一 2 2 500On m )具 有较 高 的反射 率(低 发射 率公 同时具 有 良好 的环 境稳 定性 和 机械 性能
S O LA R E N E R G Y 3/ 0 10 2
S O LA R
ENERG Y
翻 侧 口 目 暇 .臼 翻 习 呈 .
该 结构 利 用光 学干涉 原理 , 产 生相 消干 涉 , 增强 吸 收 经过 多年 实 验研 究 , 成膜工 艺 完善 , 已经大 量
投 入商 业 使用 用于 2 0 5
四 结束语
太 阳能 热发 电 是太 阳 能利 用 的重 要 发 展 发 向 , 其 中槽式太 阳能 热发 电发 展最 为成熟 , 已经 开始 进
物 硅 化物 等 , 其 中H 犯 具有最高 的熔点(33 1 6
对 于金 属材 料 , W M o
), 这
些 材料 同时 具 有高 的硬 度 , 耐 磨擦 耐 腐蚀 等特性 Ir 0 5 T a 等是首 选高 温
同时 进行 光热转 换 , 加工方 便
效应 差
成本 低廉
但 是光
热转 换效 率低 , 耐腐蚀 性和 热稳 定性 差 , 高 温 抗热 半导体 中特有 的能隙结 构是 实现选 择性 吸 收的 良好 材料 如硅 锗 硫 化铅 等都 可 以实现 选择 性
吸收 , 但其 折射 率高 , 表面反 射增 强 , 造成 光损 较 大 , 影 响吸收 我 国现 阶段 大多采用 多层渐变 的A N 一 结构1 3 , l A . 2]
中都 不能 保持 较 好的 稳定 性 为 获得 400
以上 , 在
空气中具有高稳定性 高机械强度的选择性吸收涂
层 , 金 属陶 瓷薄 膜 的工艺 与理论 研究 是关 键 , 需要 在材 料选择 , 材料 的抗 氧 化 高熔 点 的 W V 抗 扩散 , 膜 层 的应 力 匹配 , 热导 率 以及热 膨胀 系数 等 方面开 展研 究工作 I V 族 金 属及其 二 元和 三元化 合物
S O LA R
ENERG Y
暇口画峭组黔 腻麒 熬 l
中高温太阳能选择性吸收涂层
李 时润 2 徐熙 平 李刚 2 孙龙 2 金玉奇 2
(1.长春理工大学光 电工程学院 2 .中国科学 院化学激光重点实验室 )
摘 要 : 从太阳能选择性吸收薄膜 的原理 出发 , 对膜系结构 材料选择 表面形貌等方面进行 了论述 , 提 出了制约当前太阳能选择吸收涂层发展的因素, 并对今后 的发展进行了展望 关键词 : 太阳能; 选择性吸收涂层; 金属陶瓷薄膜
入商 业化运 行阶 段
为提 高发 电效 率
降 低 发 电成
应用 材料 ; 但 W
M o 0 5 T a 3,金属材 料 的高温 抗 [
本 , 中高温 太阳能 选择 性吸 收涂 层成 为制 约 槽式 热 发 电的核 心单 元技 术 新兴 的纳 米金 属 陶瓷 薄膜 由 于其 特有 的选择 吸 收特性 , 成为 制备 中 高温 太 阳能 选择 性吸 收涂 层的理 想材 料 目前高 温下 , 太 阳能选 择性 吸 收涂 层 的高温 稳..
. . . .
.
. . .
. :
:
.: 沙: 一 二
金属陶瓷渐变混合
具有 良好的 结合 力 Cr Cu Au
目前 所 用的 材料 主 要 包括 A l M o W 等
金属 陶瓷均匀混合
N i Ti A g
S O LA R E N E R G Y 31 0 10 2
S O LA R
三 以金属陶瓷薄膜 为基础的太 阳能选择吸收 涂层
1 金 属 陶瓷薄膜
金 属 陶瓷薄 膜l 是将金 属 及 陶瓷材 料 , 按 照一 ] 8 定 的配 比和组 成方 式 , 经 特殊复 合技 术制成薄 膜 既 保 持金 属和 陶瓷 的大部分 有用 特性 , 又新 增薄膜 材 料 的一 些特殊 功能 , 是一 类新 型的功 能性薄 膜材 料 金 属陶瓷 主要 有两种 类型 , 混 合金 属 陶瓷薄膜 和 多亚 层金 属 陶瓷 薄膜 混合 层金 属 陶瓷薄膜 是 利 用共 蒸发 或共溅 射的方 法将 金属 与陶瓷 按照 一定 比 例 混合 , 使 金属颗 粒散 落在 陶瓷基 底 内 , 包括 均 匀 混合 和渐 变混 合两种 多亚 层 金属 陶瓷薄 膜是 交替 沉积 多层超薄 金属和 陶瓷薄 膜(每层厚 度一般 在snm 以 内), 以达到 金属 和陶瓷 混合 的效 果 , 如图 2 所 示
氧 化 能力 差 , 同时 M o 的氧 化物 极不 稳定 , 易升 华
文 献 9 ], 对 金 属 A u C u , 5 5 (不锈钢)和 A 12O 3 1 5 0 : 组 合 的金 属 陶瓷 薄 膜 的光 学特性 进 行 了研 究 , 研 究 结果 表 明 :