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
关于平板型太阳能集热器选择性吸收涂层的研究
关于平板型太阳能集热器选择性吸收涂层的研究平板型太阳能集热器是一种常用于短程集热的太阳能利用装置。
为了提高太阳能集热器的光吸收性能和热辐射性能，研究者们开始开发选择性吸收涂层。
选择性吸收涂层能够吸收太阳光的大部分能量，同时减少热辐射损失，提高集热效率。
选择性吸收涂层主要由两层组成：吸光层和反射层。
吸光层负责吸收太阳光的辐射，将其转化为热能；反射层则减少辐射热损失，将热能囚禁在集热器内部。
选择性吸收涂层的研究主要从下述几个方面进行：首先是吸光层的选择和设计。
选择性吸收涂层的吸光层通常由金属吸光膜和过渡金属氮化物薄膜组成。
金属吸光膜能够吸收大部分太阳光谱中的可见光和近红外光，而透过大部分红外光；过渡金属氮化物薄膜具有高吸收率和低发射率，能够减少热辐射损失。
通过调节吸光层的材料和结构，可以实现太阳光的高吸收和红外光的低辐射。
其次是反射层的优化。
反射层常采用铝或银等金属薄膜，其作用是尽可能多地反射入射太阳光，减少热辐射损失。
然而，由于可见光与近红外光的辐射吸收，金属薄膜的反射率存在一定程度的损失。
研究者们通过优化金属薄膜的结构和厚度，以及添加光学薄膜和二次反射层，提高反射层的反射率。
最后是涂层的稳定性和耐候性。
选择性吸收涂层处在室外环境中，需要经受太阳辐射、湿气、氧气和温度变化等多种环境因素。
因此，确保涂层具有良好的稳定性和耐候性非常重要。
研究者们通过优化涂层的组分和结构，进行耐候性测试和热循环测试，以提高涂层的稳定性和耐候性。
综上所述，选择性吸收涂层对于平板型太阳能集热器的性能提升至关重要。
通过吸光层和反射层的优化设计，以及稳定性和耐候性的提升，可以有效提高集热器的光吸收性能和热辐射性能，提高集热效率。
在未来的研究中，还需要进一步优化涂层的设计和材料选择，以提高集热器的整体性能，并降低成本，推动太阳能利用技术的广泛应用。
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
关于平板型太阳能集热器选择性吸收涂层的研究
编号: 毕业论文(设计)题目关于平板型太阳能集热器选择性吸收涂层的研究指导教师学生姓名学号专业教学单位目录引言 (4)第1章选择性吸收涂层的研究进展 (5)第2章选择性吸收涂层的分类 (5)2.1收型涂层 (6)2.2吸收涂层 (6)2.3电介质复合吸收涂层 (7)2.4性吸收涂层 (7)2.5黑型涂层 (7)第3章太阳能选择性吸收涂层的制备方法多种多样 (7)3.1涂料由颜料和粘接剂组成 (7)3.2凝胶法 (8)3.3沉积法 (8)3.4沉积法 (8)3.5喷涂法 (9)第4章平板集热器选择涂层的未来发展方向 (9)总结 (10)参考文献 (10)Catalog Introduction (4)1 The research progress of selective absorption coating in the first chapter (5)2 The classification of selective absorption coatings in the second chapter (5)2.1 Type coating (6)2.2 Absorption coating (6)2.3 Dielectric composite absorption coating (7)2.4 Sex absorption coating (7)2.5 Black coating (7)3 Third the preparation methods of the solar selective absorption coating are varied in (7)3.1 Paint consists of pigments and adhesives (7)3.2 Gel method (8)3.3 Deposition method (8)3.4 Deposition method (8)3.5 Spray method (9)4 The future development direction of the fourth chapter of the plate collector selection coating (9)Sum up (10)Reference (10)关于平板型太阳能集热器选择性吸收涂层的研究xxx德州学院机电工程学院，山东德州 253023摘要：本论文结合国内外平板太阳能集热器选择性吸收涂层的发展历史，综述了平板太阳能热水器集热涂层的种类、制备方法及发展现状。
太阳能热利用选择性涂层的研究进展
汤时杰 1，杜娟 1,2，洪宇翔 1,2*
The Advances of Selective Absorption Coating on Solar Energy
Tang Shijie1, Du Juan1,2, Hong Yuxiang1,2* (1. College of Science, Lishui University, Lishui 323000；2. Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation of Ministry of Education, South China University of Technology, பைடு நூலகம்uangzhou 510640, China)
Abstract: Photo-thermal conversion is the main way of direct exploiting solar energy into thermal energy. Solar selective absorption coating is a medium in solar energy conversion. In this review, the absorption categories and preparation methods of solar selective coating were summarized in detail. In addition, the materials used as solar selective coating were classified. At last, a forecasting on the future developments and prospects of solar selective coating was presented. Keywords: solar energy；photo-thermal conversion；selective absorption；coating
光谱选择性吸收涂层研究与发展过程解读
光谱选择性吸收涂层研究与发展过程链接：/tech/39448.html 来源：中国太阳能工程光谱选择性吸收涂层研究与发展过程多年来，随着太阳能集热器技术的不断发展，选择性吸收涂层的研究工作始终没有停止前进的步伐。
近几年，随着太阳能热水器市场的发展变化，尤其是工程市场的不断扩大，平板太阳能集热器以其特有的性能优势重新受到人们的青睐。
作为提高太阳能集热器性能的核心材料，适用于平板太阳能集热器的选择性吸收涂层的研发及应用很快成为人们关注度焦点。
一、选择性吸收涂层的基本常识从18世纪世界上第一台太阳能集热器诞生以来，人们一直认为黑色物质是最理想的吸收材料。
从物理角度来讲，黑色意味着光线几乎全部被吸收，被吸收的光能即可转化为热能。
因此，很多企业认为用黑色的涂层材料就可以最大限度的实现太阳能的光热转换，但实际情况并非如此。
这主要是因为材料本身还有一个热辐射问题。
在量子物理中，黑体辐射的波长范围大约在2μm～l00μm之间，黑体辐射的强度分布只与温度和波长有关，辐射强度的峰值对应的波长在10μm附近，太阳光谱的波长分布范围与热辐射不重叠。
在这个理论基础上，以色列科学家Tabor于上个世纪50年代末，提出了光谱选择性吸收理论。
他认为，要实现最佳的太阳能光热转换，必须找到一种材料使其同时满足以下两个条件：1.在太阳光谱内有尽量高的吸收比α ；2.在热辐射波长范围内有尽可能低的发射比ε。
只有满足以上条件的材料才能使太阳能集热器尽可能多地吸收太阳的能量，同时又尽可能少地减少自身热辐射的损失，从而达到提高太阳能光热转换效率的效果。
以上就是选择性吸收涂层的基本概念。
二、平板集热器涂层材料的应用和发展目前正在研究或应用的选择性吸收涂层有几十种之多，大致看来选择性吸收涂料、阳极化铝电解着色涂层和电镀黑铬涂层以及近年来发展起来的真空镀膜材料（蓝膜）是用于平板型太阳能热水器中低、中、高三种档次的代表性涂层。
下面分别加以介绍：1. 选择性吸收涂料选择性吸收涂料的主要成分是铁锰铜氧化物，首先将这些氧化物进行球磨，使其成为细小颗粒。
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。
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太阳能光热转换是指将太阳能转化为热能的过程，其中核心材料为光谱选择性吸收涂层。
光谱选择性吸收涂层广泛应用于太阳能光热转换设备中，它能够选择性地吸收太阳辐射，将其转化为热能，提高能源利用效率。
在太阳能光热转换领域中，光谱选择性吸收涂层的研究与发展过程非常重要。
光谱选择性吸收涂层的研究起源于20世纪60年代。
当时，科学家开始意识到金属和绝缘体的界面存在着光谱选择性吸收的现象。
他们发现，通过改变金属和绝缘体之间的界面形状和结构，可以实现对不同波长的太阳辐射的选择性吸收。
因此，科学家开始尝试开发一种新型材料，以实现对太阳辐射的高效吸收。
经过多年的研究和发展，科学家们逐渐掌握了光谱选择性吸收涂层的制备技术。
最早的光谱选择性吸收涂层是通过将金属氧化物沉积在金属表面上得到的。
这些金属氧化物能够选择性地吸收太阳辐射中的一些波长，从而转化为热能。
然而，这种方法存在一些问题，例如制备工艺复杂、成本高昂等。
随着科学技术的进步，研究人员还开发出了更加先进的光谱选择性吸收涂层材料。
例如，一些研究人员利用纳米技术制备了一种新型的光谱选择性吸收涂层材料。
这种纳米涂层可以通过控制纳米颗粒的大小和形状来实现对太阳辐射的选择性吸收。
这种新型材料不仅具有高效的太阳辐射吸收能力，还具有制备简单、成本低、稳定性好等优点。
除了材料的改进外，研究人员还对光谱选择性吸收涂层的结构进行了优化。
他们发现，通过控制涂层的厚度和多层结构，可以进一步提高吸收效率。
例如，一些研究人员设计了多层结构的光谱选择性吸收涂层，其中每一层材料对不同波长的太阳辐射进行选择性吸收。
这种多层结构能够使整个涂层对太阳辐射的吸收范围更广，吸收效率更高。
总之，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经历了多年的努力。
通过优化材料的性质和结构，研究人员取得了显著的进展。
这些研究成果不仅为太阳能光热转换设备的性能提供了技术支持，还为实现可持续能源的利用做出了重要贡献。
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■文/谢光明北京市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，于其到达地球后能量密度较小又不连续，因此，为大规模的开发利用带来了困难。
长期以来，如何将低品位的太阳能转换成高品位的热能，并对太阳能进行富集，以便最大限度地利用太阳能，成为研究者关心的问题。
在现有的一系列光热应用技术当中，选择性吸收涂层技术被公认为是其中较为核心的技术，它对提高太阳能热转换效率，大规模推广太阳能光热应用起着至关重要的作用。
原北京市太阳能研究所是国内较早开展这项工作的单位之一，将从原北京市太阳能研究所建所以来开展的各项研究工作入手，对光谱选择性吸收涂层技术予以介绍。
一、光谱选择性吸收涂层的基本常识1.光谱选择性吸收涂层的基本概念光谱选择性吸收涂层，顾名思义，就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对可见光区有较高的吸收率(α)，对红外光区有较低的发射率(ε)，这也是选择性吸收涂层光学性能的2个重要参数。
于太阳能与集热器吸收表面之间是通过粒子辐射形式进行传递的，所以只有具备特殊性能的材料才能做到尽可能多地吸收太阳能，同时又尽可能少地减少自身热辐射损失，从而达到提高太阳能光热转换效率的效果。
料，必须是一种复合材料，即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～μm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～μm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2.光谱选择性吸收涂层的组成具有光谱选择性吸收特性的材新材料产业 20XX553.光谱选择性吸收涂层的基本构造于光谱选择性吸收涂层是太阳辐射吸收层和红外光谱反射层2个部分组合而成，因此，光谱选择性吸收涂层的基本结构大致相同。
北京航空航天大学科技成果——一种太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法
北京航空航天大学科技成果——一种太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法成果简介太阳光谱选择性吸收涂层具有在太阳光谱（0.3-2.5μm）高吸收，在中远红外波段（＞2.5μm）低发射的选择吸收特性，是将太阳光能量转换为热能的功能薄膜。
随着需求和技术的不断发展，太阳能热利用逐渐从低温应用（≤100℃）的太阳能热水器等，向中高温应用（350℃-600℃）的太阳能热发电方向发展。
目前使用的中高温太阳光谱选择性吸收涂层，其吸收层是一种难熔金属粒子团簇弥散于陶瓷介质层构成的金属陶瓷层，如Mo-SiO2、W-Al2O3。
金属粒子团簇在高温下容易发生氧化、扩散等，从而造成涂层的光学性能下降，甚至失效。
为了提高选择性吸收涂层的高温热稳定性，本项目基于过渡金属的氮化物、氮氧化物具有极好的高温热稳定性和耐氧化性，采用过渡金属的氮化物和氮氧化物构成的吸收层替代金属陶瓷吸收层。
该涂层在吸热体基材表面由底部到顶部形成三层膜结构。
第一层是红外反射层，由金属钼即Mo膜构成，红外反射层对红外波段光谱具有高反射特征，发射率低；第二层是吸收层，分别为高折射率的第一亚层类金属层和低折射率的第二亚层类介质层，第一亚层类金属层的成分是Zr x1Si y1N z1；第二亚层类介质层的成分是Zr x2Si y2O z2N w；第三层是减反射层，采用Si靶，以氩气为溅射气体，氧气为反应气体，采用射频反应溅射制备。
该技术所研发的选择性吸收涂层具有可见-近红外波段高吸收率，红外波段低发射率的特点，并且由于采用高熔点的金属Mo，过渡金属Zr的氮氧化物和SiO2材料，具有良好的高温热稳定性。
另外本吸收涂层具有冷热循环稳定性。
该涂层的制备工艺简单，操作方便，易于控制，显著降低生产成本。
适用于高温太阳能集热管。
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。
太阳能光热转换技术研究及进展
太阳能光热转换技术研究及进展太阳能光热转换技术是一种将太阳能转换成热能的技术，通过将太阳能集中到一个小点上，可以在非常短的时间内将大量的太阳能转化为热能，从而产生高温高压的蒸汽，这种蒸汽可以用来发电或者其他工业用途。
太阳能光热转换技术是一种重要的可再生能源技术，被广泛应用于太阳能发电、太阳能采暖、太阳能蒸馏等领域。
一、热力发电太阳能热力发电是太阳能光热转换技术的一种应用，通过将太阳能集中到一个小点上，产生高温高压的蒸汽，蒸汽可用来驱动涡轮机发电。
目前太阳能热力发电技术已经比较成熟，主要有两种方式：一种是聚光型太阳能热力发电，需要将太阳光集中到一个小点上，产生高温高压的蒸汽；另一种是分布式太阳能热力发电，将太阳能集中到一个小点上，产生高温高压的蒸汽。
二、太阳能采暖太阳能采暖是太阳能光热转换技术的另一种应用，通过将太阳能集中到一个小点上直接采暖或者供暖水。
太阳能采暖技术比较成熟，主要有两种方式：一种是集热器太阳能采暖，需要将太阳光集中到一个集热器上，产生热水或者直接加热室内空气；另一种是太阳能辅助采暖，将太阳能用于辅助室内采暖，如太阳能空气预热。
三、太阳能蒸馏太阳能蒸馏是太阳能光热转换技术的另一种应用，通过将太阳能集中到一个小点上，产生高温高压的蒸汽用于蒸馏。
太阳能蒸馏技术也比较成熟，主要有两种方式：一种是直接蒸馏型太阳能蒸馏，需要将太阳能集中到一个盆上，产生高温高压的蒸汽用于蒸馏；另一种是间接蒸馏型太阳能蒸馏，将太阳能用于加热蒸汽，产生高温高压的蒸汽用于蒸馏。
四、技术进展太阳能光热转换技术目前正处于发展的高峰期，新技术层出不穷。
近年来，国内外学术界和工业界对太阳能光热转换技术的研究取得了很多进展，主要体现在以下几个方面。
（一）光热转换器技术光热转换器是太阳能光热转换技术的核心部件，用于将太阳能转化为热能。
目前，光热转换器技术主要有平面集热器、抛物面集热器、塔式集热器、线性聚光器等，其中抛物面集热器是目前最为先进的集热器之一。
太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展
太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其开发利用已成为全球关注的焦点。
太阳能光电、光热转换材料作为太阳能利用的核心技术之一，其研究现状与进展对于推动太阳能产业的发展具有重要意义。
本文旨在全面梳理太阳能光电、光热转换材料的研究现状，分析当前的研究热点和难点，展望未来的发展趋势，以期为推动太阳能产业的可持续发展提供理论支持和实践指导。
本文将回顾太阳能光电、光热转换材料的发展历程，介绍其基本原理和分类，为后续的研究现状分析和进展讨论奠定基础。
重点分析太阳能光电转换材料，包括硅基材料、薄膜材料、钙钛矿材料等的研究现状，探讨其性能优化、成本降低以及产业化应用等方面的进展。
同时，对太阳能光热转换材料，如选择性吸收涂层、光热转换液体等的研究现状进行梳理，分析其在提高光热转换效率、稳定性以及应用领域拓展等方面的研究成果。
在此基础上，本文将深入探讨太阳能光电、光热转换材料研究中存在的问题和挑战，如材料性能瓶颈、制备工艺复杂、成本高昂等，并提出相应的解决策略和发展方向。
展望太阳能光电、光热转换材料的未来发展趋势，预测其在提高光电转换效率、降低成本、拓宽应用领域等方面的潜在突破，为太阳能产业的可持续发展提供新的动力。
通过本文的综述，旨在为读者提供一个全面、深入的太阳能光电、光热转换材料研究现状与进展的认识，为相关领域的研究人员和企业决策者提供有益的参考和借鉴。
二、太阳能光电转换材料太阳能光电转换材料是能够将太阳光直接转化为电能的材料，主要包括硅基材料、多元化合物薄膜材料、有机和聚合物材料以及染料敏化太阳能电池材料等。
随着全球对可再生能源需求的不断增长，太阳能光电转换材料的研究与应用日益受到重视。
硅基材料作为目前最成熟、应用最广泛的光电转换材料，经历了从单晶硅到多晶硅、再到薄膜硅的发展过程。
单晶硅太阳能电池转换效率高，但成本较高；多晶硅和薄膜硅则具有较低的成本和较好的应用前景。
太阳能光热转化选择性吸收涂层研究进展
收稿日期：2013-09-29；修回日期：2014-01-14基金项目：国家自然科学基金项目（21103058）；湖北省科技支撑计划项目（2013BAA095）作者简介：熊德华，博士，研究方向为纳米半导体材料合成与应用，电子信箱：xiongdehua2010@ ；陈炜（通信作者），副教授，研究方向为纳米能源材料、太阳能转换器件，电子信箱：wnlochenwei@引用格式：熊德华,陈炜,李宏.太阳能光热转化选择性吸收涂层研究进展[J].科技导报,2014,32(9):50-58.太阳能光热转化选择性吸收涂层研究进展熊德华1,2，陈炜2，李宏11.武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉4300702.华中科技大学武汉光电国家实验室（筹），武汉430074摘要随着全球能源、环境问题的日益加剧，太阳能光热利用成为广泛关注的焦点问题之一。
太阳能选择性吸收涂层，是太阳能光热转换器件中最核心的部分，对器件的光热转换效率起决定性的影响。
本文从太阳能选择性吸收涂层的技术原理出发，综述涂层材料、结构、制备方法、工业化应用等方面的国内外发展状况，探讨太阳能选择性吸收涂层存在的问题及今后研究发展的方向。
关键词太阳能；光热利用；选择性吸收涂层；吸收率；发射率中图分类号TK5;TB3文献标志码Adoi10.3981/j.issn.1000-7857.2014.09.007Recent Progress in Solar-thermal Selective Absorber CoatingsAbstractIt is urgent to solve the problem of energy shortage and the growing environmental problems,and to effectively utilize theclean and renewable solar energy via the photothermal conversion.The highly efficient solar selective absorber coating is the most critical part of solar thermal conversion devices,the property of which plays a decisive role in the device performance.This paperreviews the recent development of the solar-thermal selective absorber coatings,including the material selections,the coating structures,their preparation methods and their commercial applications.The existing problems of the solar selective coatings and their possible solutions are commented.Keywordssolar energy;photothermal conversion;selective solar absorber;photothermal absorber;emissivityXIONG Dehua 1,2,CHEN Wei 2,LI Hong 11.State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China2.Wuhan National Laboratory for Optoelectronics,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China随着全球性能源危机的加剧以及环境问题（污染、温室效应）的日益严重，太阳能作为一种理想洁净的新能源，其有效利用受到广泛关注。
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。
高温太阳光谱选择性吸收涂层研究进展
［ ］ 张 学 敏 ．涂 装 工 艺 学 ［ ］ 京 ：化 学 工 业 出版 社 ，２ ０ ． １ Ｈ ．北 ０７
产 品 的 涂 层 质 量也 是 如 此 ，作 为 一 个 系 统 工 程 ，需 要 经 过
分 ３ 行程进行 喷涂 ，为防止流挂 ，行程方 向沿着 由上而 艰苦的努力 ，才能取得理想 的涂装涂层质量。 个
高温 太阳光谱 选择性 吸收涂层 研 究进 展
Ｒ ｓ ａ ｃ ｒｇ ｅ ｓｏ ｏａ ｅｅ ｔ ｅＡｂ ０ ｂｎ ｏ Ｉ ｇｆｒ ｅ ｅ ｒｈＰ ｏ ｒｓ ｆ ｌｒ ｌｃｉ ｓ ｒｉｇ ｅ ａｉ Ｓ Ｓ ｖ ｎ Ｏ Ｈ ｇ ｅ １ ｅ ａｕ ｅＡ ｐｉ ｔ ｎ ｉｈＴ ｎｐ ｒ ｔｒ Ｐ程是个特殊过程 ，关系到产 品的外观质量和使
用寿 命 ，它 的 每 个 工 序做 不 到位 ，都 会 影 响 最 后 的 涂 装效
为单个零件表面处理 后 ２ ４ｈ内喷底漆 ， 装配完毕后整体 再
喷 面 漆 ，并 须在 合适 的环 境 温 湿度 下 操 作 ，消 除 作 业 环境 果 。当 然 研 制过 程 的 各个 环节 也 会 对 最 终 的 产 品 质 量 产 生
学反应或物理方法沉积一层金属陶瓷膜 的技术 ，涂层主要
通 过 干 涉和 吸收 来 达 到 吸 收 太 阳 能 的 目的 。现 有 的 磁控 溅 射 徐 层 主要 有 Ａ一 ］ 涂 层 ， 涂 层 的缺 点 是 不 耐 高温 ， １ ＡＮ 该 当
０ ｍ左右；第二层（ ． ２ 含有金属的氧化铝层） 中的金属粒子
方法． 磁控 溅射 ，电化 学 涂 层 ，溶胶 凝 胶 涂 层 ，电镀 涂层 ，
蟪鼍
霉 ‘ ｝
氧化铝层
ｆ 胃 掌
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
选 择 性 吸 收 涂 层 （【 ０９ ０＝ ．２～０ ９ ， ．６
￡＝０ １ ．０～０ ２ ） 由于铝 制集 热 器 ．０ 。 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
应 二 ．北京市太 阳能 研究所 对光 成 本低 廉 ， 用在 平板 集 热器上 明显
密度 较小又 不连续 ， 因此 ， 为大规模 的 开 发利用带来 了困难 。 长期 以来 ， 如何 将低 品位的太 阳能转换成高 品位 的热
能， 并对太 阳能进行 富集 ， 以便最大 限
质 的粒 子（ 子 、 子 或 分 子 等） 择 原 离 选
性地 吸 收 ， 而使 辐 射强 度减 弱 的现 从
层等， 均具 有 良好 的光 学性 能 ； 阳极 氧化 法常用 的 电化学涂层 有铝 阳极 氧 化涂 层和钢 阳极 氧化涂层 等。 ③真 空镀膜 涂层 ： 用真 空蒸 发 利和磁 控 溅射 技术 制 取 ， 如磁 控 溅射得 到 的 氮 化 铝 （ Ｎ） Ａ１ 涂层 和 氧化 镍 铬 （ Ｏ） Ｎｉ ｒ 涂层 ， Ｃ 以及 电子束蒸 发的 氮 氧化钛 （ ｉ 等新型 材料 。 Ｔ ＮＯ ）
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
一 文 ／ 光 明 谢
北京市太 阳能研 究所有限公 司
太 阳能 光 热 应 用 无 疑 是 人 类 利
一
必 即 光谱选 择性吸 收涂层 的基 料 ， 须 是一 种 复 合 材 料 ， 由 吸收 太 阳光辐 射和 反射 红外 光谱 ２ 分材 部 料组 成 。 收辐 射是 指 当辐射 通过 物 吸
效果 。
般来说， 金属 、 金属 氧化 物 、 属硫 金
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。
太阳能选择性吸收薄膜研究进展及展望
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
太阳能选择性吸收薄膜研究进展及展望
太阳能选择性吸收薄膜是太阳能集热器的主要功能组件，是太阳能光热转换中最为关键的部分，也是获得高光热转换效率的重要方式。
本文从太阳能选择性吸收薄膜的原理出发，对材料选择、吸收机理以及制备方法等方面进行了介绍，对太阳能选择性吸收薄膜的国内外发展现状进行了论述，同时对限制太阳能选择性吸收薄膜性能的主要因素进行了分析，并对今后的发展进行了展望。
太阳能是理想和洁净的新能源和可再生能源，也是人类最值得开发利用的最大替代能源。
太阳能利用技术是一门当今社会最热门的现代科学技术，随着世界能源越来越短缺，环境污染也越来越严重，温室气体排放压力逐年增加，全球经济可持续发展必然会大大加速太阳能利用技术的发展。
目前太阳能的能量利用主要有光热转换、光电转换和光化学转换三种方式。
相比于近年发展迅速的太阳能光电转换和光化学转换技术，太阳能热转换技术是研究时间最早，研究过程最长，研究成果最成熟，也是应用最为广泛的太阳能利用技术。
在太阳能热利用技术中，太阳能集热器是将太阳辐射转变为热能的重要器件。
而太阳能选择性吸收薄膜是太阳能集热器的主要功能组件，是太阳能光热转换中最为关键的部分，也是获得高光热转换效率的重要方式。
为此在过去的几十年中，太阳选择性吸收性薄膜的研究有了很大的发展。
采用选择性吸收性薄膜的太阳房、太阳灶太阳能干燥器、太阳能蒸馏与海水淡化、太阳能温室、太阳能制冷与空调、太阳能热发电，特别是太阳能热水器在世界上许多国家中已经得到了广泛的应用。
太阳能热利用技术中的太阳选择性吸收膜层的研制及其在生产生活上的应用越来越成为人们关注的焦点。
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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。
是制备太阳能选择性吸收涂层的2。
光谱选择性吸收涂料的组成具有光谱选择性吸收特性的新材料工业5XX号黄汉芬、赵宇文、张宝英等研制出铝阳极氧化电解着色选择性吸收涂料(α = 0.92 ~ 0.96，ε= 0.10 ~ 0.05)。
北京XXXX太阳能研
究所引进了一条铝复合带轧机生产线。
为了满足太阳能集热器用铜铝复合带的生产要求，黄汉芬、韩、李等人通过科技攻关，在国内首次成功开发建设了连续阳极氧化电解着色选择性吸收涂层生产线，实现了年产10万平方米以上的涂层规模化生产。
这项技术获得了1993年北京科技进步二等奖。
随着太阳能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。
从1986年到1988年，赵宇文、谢光明等人研制了黑色钴选择性吸收涂料。
该涂层具有良好的光谱选择性(α = 0.92 ~ 0.96，ε = 0.06 ~ 0.08)，适用于工作温度较高的真空集热管。
北京太阳能研究所用该涂料生产的ф65毫米热管真空集热管达到了荷兰飞利浦公司同类产品的水平。
1。
涂层型光谱选择性吸收涂层阶段
1979-1980，赵、庄秀芝等研制了硫化铅/沥青涂料，通过喷涂工艺制备了α = 0.93，ε = 0.33 ~ 0.50的选择性吸收涂层涂覆过程很简单。
2.北京太阳能研究所光谱选择性吸收涂层材料的研究与应用。
在
39年末，以色列科学家塔博尔提出了光谱选择性吸收理论。
几十年来，光谱选择性吸收涂层一直是太阳能热利用技术领域非常活跃的研究课题。
北京太阳能研究所自成立以来一直致力于这一领域的研究和开发。
在1980
年，赵发表了《选择性吸收表面与收集器效率的研究》一文。
在泰伯分析的基础上，他提出了等效表面的概念和判断不同性能光谱选择性吸收表面相对优劣的方法，阐述了选择性吸收表面与收集器效率的关系，对光谱选择性吸收表面的研究和应用起到了指导作用。
在学术带头人的指导下，该领域的科技人员进行了不懈的努力，研发出一批性能优良、使用寿命长、工艺简单、成本低廉的光谱选择性吸收材料，包括金属氧化物、硫化物、碳化物、氮化物、金属陶瓷等多种复合材料。
光谱选择性吸收涂层的制备工艺也从简单的涂覆方法和电化学方法发展到现代薄膜物理方法，如真空蒸发和磁控溅射。
膜结构也有了很大的发展，从最基本的干涉过滤型和体吸收型发展到多层渐变型和干涉吸收型，对镀膜机理的认识也逐渐加深。
成本低廉，应用于平板集热器，集热效率明显提高，成为我国最早的太阳能集热器光谱选择性吸收涂层材料在此基础上，庄秀芝、梅方胜等人于1981-1983年研制了一系列铁锰铜氧化物光谱选择性吸收涂层。
丙烯酸树脂被引入到涂料中，进一步提高了涂料的光谱选择性，显著提高了涂料的使用寿命。
该涂料成为我国XXXX年平板集热器的主要涂料，目前仍被一些厂家使用。
2。
电化学制备阶段
1979-1980，陆龙波、黄汉芬、赵宇文等开发了电沉积光谱选择性吸收黑铬涂层。
该涂层不仅具有优异的光谱选择性(α = 0.93-0.97，ε = 0.07-0.14)，而且具有良好的耐湿性和耐温性。
在这一阶段，涂层材
料被用于西藏太阳能炉，这大大提高了太阳能炉的集热温度。
自开始以来，黑铬涂层已经经历了30多年的实际测试。
它不仅具有优异的光学性能，而且具有优异的耐热性、耐湿性和耐候性。
涂层的太阳吸收率可达95%以上，红外发射率可控制在10%以下但是，这种涂料也有一些缺陷，主要是在生产过程中如果废液得不到控制，很容易对环境造成一定程度的污染，但通过工艺设计控制，可以完全实现无污染生产。
近年来，为满足大直径(100mm)热管真空管的大规模生产要求，郭、尹万里、俞等人研制了铝、氮、氧的梯度光谱选择性吸收涂层，用磁控溅射法在金属吸热体上沉积涂层，研制了用于生产各种新材料行业的超大型磁控溅射生产设备，获北京市科学技术进步奖二等奖五等奖
层采用铬、镍和钛等难熔金属作为基本材料(金属陶瓷)，提高了涂层的热稳定性。
由于涂层的表面发射率在高温条件下会急剧增加，热损失会增加，集热效率会降低。
为了解决这一问题，XXXX年间，尹万里、谢光明和樊
目前正在采用中频磁控溅射法生产干涉金属陶瓷光谱选择性吸收涂层，其中代表性的主要是连续沉积在德国生产的金属线圈带上的金属陶瓷吸收涂层。
此外，连续生产也是涂层技术的一个重要飞跃。
应用于中高温太阳能集热器的涂层材料也是未来的主要研究方向。
事实上，光谱选择性吸收涂层材料的研发过程也是太阳能集热器乃至太阳能光热应用的发展过程。
总的来说，太阳能的利用水平最终取决于太阳能材料的发展水平。
新材料和新工艺的出现可以进一步提高
人类对太阳能的利用水平。
随着能源的短缺以及
3和
30中高温光谱选择性吸收涂层的研究和应用，随着太阳能热利用领域的不断拓展，太阳能中高温的应用越来越受到重视。
以北京太阳能研究所为代表的国内研究机构紧跟世界太阳能技术的发展趋势，根据自身的特点和优势(低功率聚焦、工作温度)开发了中温太阳能集热器。
自XXXX年以来，光谱选择性吸收表面材料及其结构的研究日趋成熟。
随着真空薄膜技术的迅速发展，出现了许多新的生产技术
环境污染问题日益严重，拓展太阳能应用领域的工作势在必行。
我们应该不懈努力，加快技术突破，为人类以太阳能为主要能源的时代早日到来做出应有的贡献。
10.3969/j . ISSN . 1008-892 X . 2011 . 05 . 012高级材料工业。