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。