太阳能选择性涂层介绍

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选择性吸收涂层

选择性吸收涂层

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 八层中国涂料在线膜, 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。

如通过化学腐蚀在铜表面形成具有林曼状结构的Cu -CuO 涂层, 钨的化学蒸镀涂层及粗糙表面上的黑铬镀层等都利用这一性质。

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

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
根据光谱选择性吸收涂层技术的发展过程和应用对象,北京市太阳能研究所经历了涂料型、电化学型、真空镀膜等3个不同的涂层研究发展阶段。
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

太阳能选择性涂层介绍

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

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。

太阳能选择性吸收薄膜材料选择与吸收机理

太阳能选择性吸收薄膜材料选择与吸收机理

书山有路勤为径,学海无涯苦作舟太阳能选择性吸收薄膜材料选择与吸收机理经过数十年的科学研究,太阳能选择性吸收薄膜材料在选用及吸收表面的结构研究等方面有了很大的发展。

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,这就是辐射的吸收。

其吸收的实质,在于吸收使物质粒子发生由低能级向高能级的跃迁。

被选择性吸收的辐射光子能量,应为跃迁后与跃迁前两个能级间的能量差,光子的能量相对应的能级跃迁,才具有好的选择吸收性。

表1 给出了几种金属及其硫化物和氧化物的能级跃迁值。

从表1 可以看出,由于其自身的电子跃迁能级与可见光谱区的光子能量较为匹配的材料性能,金属、金属氧化物、金属硫化物和半导体等成为制备太阳能选择性薄膜的主要材质,形成了以本征吸收型、半导体吸收- 反射金属串列型、表面微不平型、电介质- 金属干涉叠层型、电介质- 金属复合型和上述几种类型的综合应用为主要类型的多种选择性吸收薄膜。

表1 一些物质的能级跃迁值(a)本征吸收膜又称体吸收型膜,此种类型的材料包括半导体材料和一些过渡族金属以及它们的氮化物、硼化物、碳化物。

半导体的本征吸收是指价带电子吸收光子能量后,从价带跃迁到导带所形成的吸收过程。

式hν0≤Eg ( h 是普朗克常数,ν0 是光的频率,Eg 是禁带宽度)即表示光子的能量不得小于半导体的禁带宽度,这是产生本征吸收所要具备的条件。

波长λλc 的红外光因为能量低不被吸收而透过膜层, 利用金属基体的高反射特性, 构成了半导体膜的光谱选择性吸收作用。

一些过渡族金属以及它们的氮化物、硼化物、。

光谱选择性吸收涂层解析

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。

太阳选择性涂层研究及发展

太阳选择性涂层研究及发展

太阳选择性涂层研究及发展——强化辐射换热技术在太阳热利用中应用0 引 言太阳能集热器的热损主要是对流与吸热面的本身辐射,对于没有透明覆盖,也即吸热面暴露于外界环境的太阳集热器,当吸热面的温度不太高时,对流热损是起决定作用,并且随风速之增大而急剧上升。

对于具有透明覆盖的太阳能集热器,不论吸热面温度的高低,吸热面与透明覆盖之间的辐射换热恒大于它们之间空气层中的对流换热。

因此,无论对于平板或真空管集热器,强化辐射换热是提高集热效率的关键。

减少吸热板到环境的辐射换热主要通过在吸热板上都镀上一层选择性涂层,这些涂层在太阳光谱内具有高的吸收率,在大部分吸热板发射的红外(IR )光谱内有低的发射率,通常为十分之一的量级。

因此选择性涂层降低了热损失并提高了集热器效率。

1 选择性吸收涂层的理论基础与工作原理1.1 选择性吸收涂层的理论基础—基尔霍夫定律基尔霍夫根据热力学第二定律导得关于物体表面吸收率与发射率之间的关系,并称之为基尔霍夫定律,该定律叙述为:对于给定的温度和波长,所有表面的发射率与吸收率之比是相同的,且与黑体的相同,这意味着,在一个封闭的等温系统中,没有净传热;同时也意味着,具有低吸收率的表面必定也具有低的发射率和高的反射率(在等温系统中)。

为满足这种条件,可用下式表示:αλ,T =ελ,T =1-ρλ,T (1)为更好地说明式(1)的意义,可用限制条件来加以说明,即:αλ1,T1≠ελ2,T1 (λ1≠λ2) (2)例如,白漆对太阳辐射的吸收率为0.2(在0.3-2.5微米),而本身的发射率(在室温下)却为0.9。

另一个限制条件是:αλ1,T1≠αλ1,T2许多材料在给定波长下的吸收率,随温度变化颇为缓慢,但对于一个相当大的温度范围,温度的影响可能是可观的,而当发生热力学变化时,就更为重要。

例如,在超导状态下,金属可以是一个完全反射体,但在1000k 时其吸收率可为0.4。

应当指出,光谱选择性涂层的理论基础就是式(2),因此,理解该式是特别重要的,也正因为太阳辐射的主要光波范围(0.3-2.5微米),明显地不同于吸收表面本身温度下的发射辐射的主要波长范围(5-30微米),故有可能获得太阳吸收率αs 大而发射率ε小的表面,即光谱选择性吸收表面。

太阳能选择性吸收涂层

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

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。

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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。

北京市太阳能研究所研制的铝阳极氧化涂层,先在磷酸溶液中获得氧化膜,再在NiSO4溶液中进行电解着色,其吸收比为0.92~0.96,法向发射比为0.1~0.2,具有良好的选择吸收特性。

铝阳极氧化涂层,耐蚀、耐磨和耐光照等性能也相当好,在太阳热水器中已得到广泛应用。

CuO转化涂层
以阳极氧化法制取的CuO转化涂层,NaOH电解液的浓度为1mol/L,电流密度为2mA/cm2,温度为50~57℃。

涂层的吸收比可达0.88~0.95,法向发射比为0.15~0.30。

这种CuO涂层有一层黑色绒面,保护不好,会导致吸收比的降低。

钢的阳极氧化涂层
阳极氧化工艺,在钢的表面可形成阳极氧化涂层,其吸收比达0.92~0.94,发射比为0.31~0.32,抗紫外线和耐潮湿性能良好。

3、真空镀涂层
可以采用真空蒸发和磁控溅射技术制备选择吸收性能优良的涂层,但后者的设备比较简单,工艺控制方便,容易在大面积上获得均匀一致的涂层。

目前,国内生产的全玻璃真空集热管和热管真空集热管都采用磁控溅射技术制备吸收涂层。

磁控溅射制备的涂层,其性能与涂层的材料结构及工艺有密切关系。

清华大学生产的全玻璃真空集热管,在管壁上沉积得到的是多层AL-N/AL选择性吸收涂层,其吸收比为0.92,法向发射比为0.06(100℃),性能十分良好。

4、涂料型涂层
涂料型太阳吸收涂层是一种漫射的光学表面,由颜料和粘结剂两部分组成。

PbS涂层以0.1μm枝蔓状晶体PbS为颜料,用乙丙橡胶或氟树脂作粘合剂,配制成涂料,喷涂于抛光的镀锌铁皮上,厚度约0.6mg/cm2,这种PbS涂层的吸收比约为0.85~0.91,发射比约为0.23~0.40,耐热在280℃以上。

该涂层制备简单,光学性能较好,但枝蔓状PbS会逐渐氧化变成白色PbSO4,从而失去光热转换功能。

同时PbS的防锈能力也较差,主要是因为涂层太薄(1mg /cm2以下)。

如果采用钢板作基体时,喷涂前需先在金属上电镀一层防锈金属保护层。

过渡金属复合氧化物涂层
用带羟基的丙烯酸树脂改性硅氧烷低聚物作粘结剂,以FeMnCuOx作颜料的
涂层,太阳吸收比可达0.96,发射比约为0.4。

采用酞菁绿和自制的铁铜复合氧化物——Fe3CuO5为颜料,以丙烯酸树脂为粘合剂,以乙酸乙脂、乙酸丁脂和二甲苯混合物为溶剂,采用多次喷涂法,在钢板底材上涂层厚度不超过3μm。

该涂层的太阳吸收比为0.94~0.96,发射率比为0.37~0.39。

该涂层成本低,性能较好,装饰性强,适合在太阳房和热水器上应用。

涂料型涂层制备简单,光学性能较好,成本较低,但涂层附着性较差,易发生剥落。

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