浅谈平板太阳能集热器选择性吸收涂层的制备及发展前景
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
浅谈平板型集热器在太阳能热水系统中的应用
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浅谈平板 型集 热器 在太 阳能热水 系统 中的应用
磨 （ 南宁市建 筑安装 工程 有 限责任 公 司 ，广 西 南 宁 ５０ １） ３０ １
摘 要 ：在 太 阳 能 的热 利 用 中 ，关键 是 将 太 阳的辐 射 能 转换 为 接 影响 太 阳 热水 系统 的性 能 ； 同 时也 关 系到投 资者 的 经 济利 益 。
板集热器 比全玻璃真空管集热器在 系统 寿命 、系统维护等方面 具 由平板型太阳能集热器构成 的太 阳能热水系统，是最早使用 且至今仍 在广泛使用 ，并 获得普遍好评 的太 阳能热水 系统形式。 它具有集热效率高 ，使用寿命长 ，承压能力好 ，耐候性好 ，水质
热 能。 集 热 器是 各 种 利 用太 阳能 装 置 的 关键 部 分 ，其 性 能优 劣 直 有 明显 优 势 。
口的太 阳辐射是否改变 方 向分 ：聚光型集热 器 、非聚光 型集热 着人们对太 阳能产品使用要求 的提高 ，同时考虑到平板型太阳能
器 ； （） 按 集 热 器 是 否 跟 踪 太 阳分 为 ：跟 踪 集 热 器 、 非 跟 踪 集 ３
的优越性能和经久耐用的特点 ，尤其是对使 用者投资来说 ，具有
（）平板集 热器最适合用 于承压 系统 ； （）最适 合于双循环 的 性 、安全性 、易操作性 等 因素 考虑 ，发 达 国家 的太阳热水 器普 １ ２ 太 阳能热水器 ； （） 最有利 于实 现太 阳能热 水器与建 筑结合 ； 遍采 用承压 的储水箱 ，并利用 顶水法 获取热水 。我们且 不说 大 ３ （） 系统 寿命 长 ，维护费用低 ； （） 大多数情况 下可以提供更 多数 发达 国家的太 阳热 水器采 用分离 式强制循 环系统 ，即使在 ４ ５ 多的生活热水 ； （）平板 集热器用 于太 阳能采 暖系统时能较方 希腊 、韩 国、以色列 等一些不 十分发 达 的国家 ，虽然它们 的太 ６
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。
集热器吸收涂层
黑铬与不同涂层的性能对比
编 号 光学性能 涂层类型 α ε 长×宽×厚 (mm) 195×110 ×0.20 195×110 ×0.15 195×110 ×0.15 195×110 ×0.60 管板结合方 式 超声波焊接 全铜复合轧 制 超声波焊接 铜铝复合轧 制
1
2
磁控溅射氮氧化钛
选择性吸收黑铬涂层
陶瓷金属膜系 吸收率≥0.95；发射率≤0.06(80 ℃) 耐候性有很大提高
1
2
3
盐雾24h: 1.镍铬涂层2.安铝
30
Log (Counts)
20
d=2.08914
10
涂层表面形貌
d=2.33933
d=1.22076
6
100
5 4 3
d=2.08914 d=2.0216 高红外反射层
三、平板选涂层的发展及应用
自上个世纪五十年代以色列科学家塔博（Tabor）教授提
出选择性吸收涂层理论以来，选择性吸收涂层的研究得到 了很快的发展，太阳能光热应用的发展以及集热器技术的 发展，实际上就是选择性吸收涂层的发展过程.
平板式集热器
平板集热器涂层材料的应用和发展主要 分为以下三个阶段：
2.太阳光谱与太阳常数
太阳主要以电磁辐射的形式传输能量。其中在0.3～3μm波长范围 内的光线占总太阳光的98%之多。太阳常数 ：1353瓦/米2
3.吸热板辐射
所有物体与投射来的辐射能不断地互相交换着能量。
投射在任何物体表面上的辐射流F，部分F被反射，部
分F被吸收，而剩下的部分F将透过物体，即： F＝ F＋ F＋ F
60 50 40 30
Log (Counts)
20
10
平板集热器用光谱选择性吸收涂层工艺技术
摘
要： 介绍 了 自行研制的 国内首条 宽幅 （ １ ２ ５ ０ ｍｍ） “ 空到空、 卷对卷” 结构连续真空镀膜 生产线 ， 并在铜 （ 铝） 带材
上连续 沉积钛基 选择 性吸收涂层． 通过反应 气体的分压控 制 ， 实现 多级溅射 法制备 多层 膜 系过 程 中各 单层膜 厚和 组分 的精 确控制 ， 强化 了吸收层 间的干 涉效 应 ， 改善 了涂 层的 光 学性 能 ， 同时保证 了工 艺过 程 的稳 定性 和 可重复
性， 涂层的吸收率为（ ９ ５ 士２ ） ， 发射 率 为 （ ５ 士２ ） ．
关键词 ： 选择性吸收涂层 ； 平板 集热器 ； 工艺过程控制 ； 真空连续镀膜
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ ３ 文献标志码 ： Ａ
太 阳 能与 建筑 一体化 是太 阳能光热 利用 的重要 发展 方 向 之一 ， 该技 术 通 过 屋 面 和墙 体 安 装 的光 热
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ｌ ２ ・ ２ ９
基金项 目： 围家“ ８ ６ ３ ” 课题支持（ ２ ０ １ ２ Ａ Ａ ０ ４ ０ ２ ０ ７ ） 作者简介 ： 孔 令刚（ １ ９ ７ ８ 一 ） ． 男． 安徽肥东人 ． 讲师 ， 主要研究方 向为绿色镀膜新材料技术与装衍． Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｋ ｏ ｎ ｇ ｌ ｇ ＿ ＿ ｌ ９ ７ ８ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ
Ｊ ｕ ｎ ｅ ２ ０ １ ３
Ｄ ０Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ４ ３ ７ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ １ ４
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。
平板式太阳能集热器的结构设计与分析
平板式太阳能集热器的结构设计与分析太阳能作为一种清洁且可再生的能源，逐渐被广泛使用。
平板式太阳能集热器作为太阳能利用的主要方式之一，其结构设计和分析对于提高太阳能的利用效率至关重要。
本文将从三个方面介绍平板式太阳能集热器的结构设计与分析，即结构组成、吸热沟槽设计以及热性能分析。
一、结构组成平板式太阳能集热器主要由太阳能吸收器、传热管路和外壳构成。
太阳能吸收器是太阳能集热器的核心部件，其设计要考虑到吸收太阳辐射能的效率。
一般采用黑色吸热涂层覆盖在金属或塑料基板上，以增加吸热表面积。
吸热涂层的选择应考虑到在太阳辐射下的稳定性和热传导性能。
同时，吸热板的形状和尺寸也需要合理设计，以增加吸收太阳辐射的面积，并保证辐射能转化为热能的高效率。
传热管路是将吸收的热能传导至热载体（如水或空气）的通道。
它通常由金属或塑料材料制成，具有良好的热传导性和抗腐蚀性。
传热管路的设计要考虑到热载体的流动速度和传热效率。
合理设计的传热管路能够提高太阳能集热器的热传导效率并减少能量损失。
外壳是太阳能集热器的保护层，既能够保护内部组件不受外界环境影响，又能够减少热能的散失。
一般采用透明玻璃或聚合物材料制成，以便将太阳辐射能传输到吸热器上，并保持集热器内部的温度稳定。
外壳的设计要求具有良好的隔热性能和耐候性，以确保太阳能集热器的长期稳定运行。
二、吸热沟槽设计吸热沟槽是太阳能集热器中负责吸收太阳辐射能的部分，其设计直接影响集热器的吸热效率。
吸热沟槽一般采用带有曲面或挤压型的结构，以增加太阳辐射的入射角度。
进一步增加太阳辐射能与吸热板之间的接触面积，从而提高吸收效率。
在吸热沟槽的设计中，需要考虑到入射太阳辐射的角度和强度，以及沟槽的形状和尺寸。
一般情况下，沟槽的宽度应根据入射太阳辐射的角度和时间进行调整，以便吸收到最大的辐射能。
此外，沟槽的深度和宽度也需要根据吸热涂层的热传导特性进行适当设计，以实现辐射能的高效吸收和传导。
三、热性能分析热性能分析是评估太阳能集热器的热效率和热损失的重要手段。
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——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。
TiNTiSiNSiN太阳能选择性吸收光热涂层的研究中期报告
TiNTiSiNSiN太阳能选择性吸收光热涂层的研究中
期报告
本次研究旨在研究开发一种太阳能选择性吸收光热涂层，以提高太阳能的转化效率。
在前期研究中，我们制备了一系列不同组分比例的碳化钼、碳化硅和氮化钛混合粉末，并使用高温烧结法制备了多层复合膜。
通过对膜的结构和光学性质的表征，我们发现该膜具有良好的太阳能选择性吸收性能。
在本次中期研究中，我们对复合膜的光热性能进行了测试。
首先，我们在太阳能模拟器下模拟了太阳辐射的光谱，并测量了复合膜的吸收率、反射率和透过率。
结果表明，复合膜在可见光和近红外光谱范围内具有良好的选择性吸收能力，而在短波红外光谱范围内具有较高的反射率。
接着，我们利用一个自制的光热测试平台对复合膜进行了光热性能测试。
通过对膜的表面温度和辐射率的测量，我们可以计算出复合膜的吸收率和热转化率。
结果表明，复合膜的吸收率高达96%，热转化率为92%，远高于传统太阳能吸收材料的性能。
总的来说，本次研究证明了该复合膜具有良好的太阳能选择性吸收性能和高效的光热转化能力，具有很大的应用潜力。
下一步研究将进一步优化复合膜的性能，并研究其在太阳能集热和太阳能电池等领域的应用。
平板型集热器的原理与应用
平板型集热器的原理与应用一、什么是平板型集热器？平板型集热器是一种常见的太阳能热水器，通过将太阳辐射能转化为热能，提供热水供应。
它由平板集热器、热水储存箱和热水供应装置等组成。
二、平板型集热器的工作原理平板型集热器的工作原理是利用太阳能将光能转化为热能，从而将水加热。
具体的工作过程如下： 1. 太阳辐射能：当太阳照射到平板型集热器上时，太阳辐射能被集热板吸收。
2. 集热板：集热板一般使用铜、铝等材料制成，其表面覆盖着黑色涂层，能够吸收太阳光的热能。
3. 吸收热能：集热板吸收到太阳光的能量后，会将其转化为热能，使得集热板温度升高。
4. 导热传导：热能在集热板内部通过导热介质的传导，往往采用的是液态介质，如水或液体热传导油。
5. 热水储存箱：传导的热能最终到达热水储存箱中，使得储存箱内的水温上升。
6. 热水供应：当用户需要热水时，热水供应装置将热水从储存箱中提取出来供应给用户使用。
三、平板型集热器的优势平板型集热器相比其他类型的太阳能热水器具有一些优势，如下： - 高效率：平板型集热器的集热板覆盖有黑色涂层，提高了光吸收效率，使其能更高效地转化太阳光为热能。
- 稳定性：平板型集热器结构简单，工作稳定，可靠性高，使用寿命长。
- 适用性广：平板型集热器适用于不同地区和不同气候条件下的热水供应，具有较强的适应性。
- 维护简便：平板型集热器维护成本低，只需定期清洗和检查，不需要特殊的维护或保养。
四、平板型集热器的应用领域平板型集热器在各个领域中有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域： - 家庭热水供应：平板型集热器可以为家庭提供免费的热水，节省能源开支。
- 办公楼和商业建筑：平板型集热器可以为办公楼和商业建筑提供热水供应，满足日常使用需求。
- 温室种植：平板型集热器能够为温室提供需要的温度和湿度，促进植物生长。
- 游泳池供热：平板型集热器可以将太阳能转化为热能，为游泳池加热，提供舒适的游泳环境。
太阳能光热转化选择性吸收涂层研究进展
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A doi10.3981/j.issn.1000-7857.2014.09.007 Recent Progress in Solar-thermal Selective Absorber CoatingsXIONG Dehua1,2,CHEN Wei2,LI Hong11.State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures,Wuhan University of Technology,Wuhan430070,China2.Wuhan National Laboratory for Optoelectronics,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan430074,ChinaAbstract It is urgent to solve the problem of energy shortage and the growing environmental problems,and to effectively utilize the clean 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 paper reviews 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.Keywords solar energy;photothermal conversion;selective solar absorber;photothermal absorber;emissivity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。
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。
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浅谈平板太阳能集热器选择性吸收涂层的制备及发展前景
作者：王蕊， 张万钢， 魏海波
作者单位：辽宁装备制造职业技术学院自控系,辽宁,沈阳,110161
刊名：
科技致富向导
英文刊名：KEJI ZHIFU XIANGDAO
年，卷(期)：2010，""(13)
被引用次数：0次
1.李锦堂20世纪太阳能科技发展的回顾与展望 1999
2.魏海波太阳能集热板镀膜设备和工艺 2006(4)
3.何梓年充分发挥平板太阳能热水器的技术优势 2006(10)
4.杨德山平板型太阳能集热器应用技术发展状况 2006(10)
1.期刊论文魏海波.龚肖南.孙清.张君薇.WEI Hai-bo.GONG Xiao-Nan.SUN-Qing.ZHANG Jun-wei真空磁控溅射法沉积平板集热器板芯选择性吸收涂层-真空2010,47(3)
主要介绍了采用真空磁控溅射技术在平板集热器板芯上沉积选择性吸收涂层,提高平板集热器的集热效率和使用的耐候性.该工艺可以实现集热板芯清洁环保连续真空镀膜工业化生产,对发展太阳能光热利用技术具有积极的推动作用.
2.会议论文唐轩.郑世民.谭锐溅射太阳选择性吸收涂层的生产自动化2003
本文对单圆柱靶磁控溅射系统的控制进行了研究,并在选择性吸收涂层大规模的生产中,采用现场总线技术,实现太阳选择性吸收涂层的生产自动化,保证质量,降低成本,提高大规模生产的效率.
3.学位论文陈达磁控溅射法制备TiNxOy光谱选择性吸收薄膜2004
该工作以直流反应磁控溅射方法作为制备手段,选择Ti为靶材,以N<,2>,O<,2>两种气体为反应气体,反应磁控溅射制备折射率渐变的TiNxOy多层陶瓷薄膜,使之具有较好的光谱选择性吸收特性和装饰效果,可应用于平板型太阳能热水器的吸热表面并直接作为光热转换建筑材料.通过大量的实验和分析,对影响工艺和薄膜质量的因素进行了归纳,获得了比较稳定的溅射条件和操作工艺,工艺重复性很好.通过透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM),x射线光电子能谱(XPS)分析薄膜的微观结构,并对太阳辐射吸收率和发射率以及薄膜的光学常数进行了测试.实验初步优化的结果为吸收率
αs≈0.92,发射率ε≈0.03;样品表面颜色均匀,为具有装饰效果的蓝色薄膜.这对于平板型集热器和制造具有光热转换功能的太阳能建筑材料都具有积极的意义.
4.会议论文陈达.汪保卫.沈辉N<,2>、O<,2>对磁控溅射TiOyNx选择性吸收薄膜光学性质的影响2003
光谱选择性吸收薄膜的制备是太阳能集热器高效吸收太阳能的关键技术.本文就磁控溅射制备氮化钛膜中N<,2>、O<,2>流量变化对溅射过程及膜的性能的影响进行了讨论.
5.期刊论文陈文光.饶益花.李云程.Chen Wenguang.Rao Yihua.Li Yuncheng提高太阳能集热管磁控溅射镀膜沉积速率的研究-真空科学与技术学报2009,29(3)
工业上用磁控溅射技术为太阳能集热管制备Al-N/Al选择性吸收涂层,这种吸收涂层最外层为AlN介质减反层.在开环N2流量控制模式下,存在溅射制备AlN介质减反层沉积速率低的缺点.本文依据气相化学反应动力学理论,薄膜的沉积率正比于反应气体的浓度,提出了一种提高制备AlN陶瓷减反层沉积速率的方法.该方法将直流溅射靶电压反馈至模糊控制器,控制N2流量大小,让磁控溅射镀膜机稳定工作在拐点电压附近,实现反应溅射恒电压控制.并且采用单片机技术制作了样机,在SCS-700A型太阳能集热管镀膜机中使用,实验结果表明,镀膜沉积速率提高了4倍以上,整个系统工作稳定.
6.学位论文王建强渐变Ti/O/N太阳光谱选择性吸收薄膜的研究2006
太阳光谱选择性吸收薄膜是中高温太阳能集热器的核心部件，目前世界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。
本论文根据渐变金属陶瓷型太阳能光谱选择性吸收表面和磁控溅射技术的原理，在国内外研究发展的基础上，针对目前国内平板型太阳能集热器的现状和太阳能热水器建筑一体化的发展趋势，开展了磁控溅射制备太阳光谱选择性吸收薄膜的研究。
本文以直流反应磁控溅射方法作为制备手段，选择Ti为靶材，以N<,2>、O<,2>为反应气体，制备折射率渐变的Ti/O/N多层光谱选择性吸收薄膜，使之具有较好的光谱选择吸收特性和装饰效果，可应用于平板型太阳能集热器的吸热表面，并直接作为光热转换建筑材料。
通过对膜层结构、各层膜厚、工作电流、靶基距等工艺条件的调整，成功开发了Ti-TiO<,x>(3)/Cu、Ti-TiN<,x>-TiO<,x>/Cu、Ti-TiN<,x>-TiN<,x>O<,y>(2)/Cu三种膜系。
三种膜系光谱选择吸收特性良好，均具有很高的应用价值。
从吸收率、发射率、热稳定性、膜厚、沉积时间、成膜速率、颜色等方面综合比较了三种膜系，发现Ti-TiO<,x>(3)/Cu膜系性能最优。
吸收率α=88.4l％，发射率ε=0.05，α/ε=17.68，热稳定性良好、膜厚12lnm、颜色为蓝紫色。
用俄歇能谱仪对Ti-TiO<,x>(3)/Cu膜系做了深度成分分析。
发现薄膜各层界面清楚、膜和基体结合良好。
借助扫描电镜观察了Ti-TiO<,x>(3)/Cu膜系的表面形貌和横断面。
发现薄膜颗粒细小，在铜基板上分布均匀。
本文最后提出了要将这种光谱选择性吸收薄膜推向实用化，在实验室及产业化研究方面需进一步开展的工作。
7.期刊论文谢光明.李金许.高汉三.尹万里.XIE Guangming.LI Jinxu.GAO Hansan.YIN Wanli干涉型Al-N-O选择性吸收表面的研究-北京科技大学学报2000,22(1)
利用AlN-O 选择性吸收层之间产生的干涉效应,改善吸收表面的光学性能(吸收率和发射率).通过工艺实验确定了2种不同金属填充因子的双吸收层结构.与多层渐变吸收表面相比双吸收层结构吸收表面具有膜系结构简单、高温下性能稳定、发射率较低等优点.吸收表面的吸收率为 0.93-0.95,发射率(353 K)为0.04-0.06.
8.期刊论文祝力伟.赵慨.邱家稳.冯煜东.王艺.王志民.速小梅.ZHU Li-wei.ZHAO Kai.QIU Jia-wen.FENG Yu-dong
2008,14(4)
介绍了柔性基底金属陶瓷复合膜的膜系结构设计,利用脉冲直流磁控溅射技术,在聚酰亚胺基底上制备了Al-Al2O3金属陶瓷复合膜,自基底至膜层表面依次为:聚酰亚胺、金属反射层、金属陶瓷层、减反射层.并对所制备的金属陶瓷复合膜进行了光热学性能分析.实验结果表明:通过脉冲直流磁控溅射技术制备的Al-Al2O3金属陶瓷复合膜,具有高太阳吸收率(α≥0.90),低红外发射率(ε≤0.11),是一种高效吸热型热控薄膜材料.
9.期刊论文汪保卫.沈辉.Wang Baowei.Shen Hui NiCr系光谱选择性吸收薄膜的结构与性能表征-太阳能学报
2005,26(1)
采用磁控溅射技术制备了优良的NiCr系深蓝色太阳光谱选择性吸收薄膜,测试了样品的太阳吸收比和热发射比
,αs=0.90～0.94,ε=0.08～0.16(80℃).用椭偏法测量了两层膜系的光学常数,借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射对薄膜进行了表征,并初步讨论了溅射工艺对样品结构形貌和光学性能的影响.
10.期刊论文王贺权.王志坚.巴德纯.沈辉.陈达.闻立时双层TiOxNy光谱选择性吸收薄膜特性的研究-真空科学与
技术学报2008,28(5)
应用直流反应磁控溅射设备在铜基底上制备双层TiOxNy选择性吸收薄膜.当第一层薄膜的制备参数不变时,研究了第二层薄膜中N2流量参数对双层薄膜反射率的影响.结果表明,当第二层薄膜氧氮比为1:1时具有较好的光谱选择吸收特性,并测试了该样品的太阳吸收率和发射率分别as=0.920、ε=0.03.
本文链接：/Periodical_kjzfxd-kxyzb201013065.aspx
下载时间：2010年11月21日。