各种太阳能技术及其主要材料介绍
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真空蒸发或溅射技术制备用于平板太阳集 热器的吸收涂层，另一方面应研制用于高温的 太阳选择性吸收涂层，使其具有耐高温、很高 太阳吸收比与极低发射比的优异性能。
2.选择性透、反射薄膜材料
选择性透、反射薄膜可以分为三种基本 类型，主要应用于建筑幕墙镀膜玻璃、汽车 等交通工具。
Leabharlann Baidu
（1）阳光控制膜
阳光控制膜通过增加吸收与反射可 显著降低太阳辐射通过玻璃窗，同时能 保持室内的充足光线。这类膜系具有良 好的耐磨性与化学稳定性，可用于单层 玻璃窗，适合在气温较高的地区使用。 氧化物薄膜的不同厚度可以获得蓝色、 银色、古铜色和金色等绚丽色彩。不同 厚度的金属膜可以获得不同的透射比与 反射比。
3．太阳房
太阳房是直接利用太阳辐射能的重要方面。
通过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、储 能材料等有机地集成在一起，使房屋尽可能多 地吸收并保存太阳能，达到房屋采暖目的。太 阳房可以节约75％～90％的能耗，并具有良好 的环境效益和经济效益，成为各国太阳能利用 技术的重要方面。被动式太阳房平均每平方米 建筑面积每年可节约2O～4O公斤标准煤，用于 蔬菜和花卉种植的太阳能温室在中国北方地区 较多采用。全国太阳能温室面积总计约700万亩， 发挥着较好的经济效益。我国在相关的透光隔 热材料、带涂层的控光玻璃、节能窗等没有商 业化，使太阳房的水平受到限制。
太阳选择性吸收涂层的制备技术可以分为三 大类：喷涂与溶胶，化学与电化学方法和真空蒸 发与磁控溅射方法。
对于产生生活热水的平板太阳集热器，采 用喷涂太阳吸收比高、发射比略高的涂层便能满 足使用要求；铝吸热板上可采用阳极氧化与交流 电解着色涂层，铜吸热板以采用电镀黑铬涂层为 宜。
对于全玻璃真空太阳集热管主流是采用磁 控溅射技术，多层不锈钢将／铜（澳大利亚专 利）采用单靶磁控溅射制备氮／铝（中国专利） 涂层。
能源材料
太阳能利用涉及的技术问题很多，但
根据太阳能的特点，具有共性的技术主 要有四项，即太阳能采集、太阳能转换、 太阳能贮存和太阳能传输，将这些技术 与其它相关技术结合在一起，便能进行 太阳能的实际利用---光热利用、光电利 用和光化学利用。
一、太阳能的热应用
太阳能的热利用，是将太阳的辐射能转换为 热能，实现这个目的的器件叫“集热器”。例 如 “太阳灶”； “太阳热水器”； “太阳能 干燥器”等等。太阳能热利用是可再生能源技 术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技 术之一。1998年世界太阳能热水器的总保有量 约5400万平方米。按照人均使用太阳能热水器 面积，塞浦路斯和以色列居世界一、二位，分 别为1平方米／人和O．7 平方米／人。日本有 2O％的家庭使用太阳能热水器，以色列有80％ 的家庭使用太阳能热水器。
（2）低发射膜
双层玻璃窗的热量损失由玻璃的高发射比 （0.84）引起，具有发射比0.04一0.10的低发射 膜的双层玻璃窗，其传热系数可由普通双层玻璃 窗的2.6W／m’K降至1.4W／m’L可见光透射比可 达0.80。典型的是SnO2／Ag／SnO，或TiO2／ Ag／Ti02。
3.电致变色薄膜与器件
二、 太阳光-热转换及材料
材料科学与工程是技术创新的基础。太阳 光—热转换材料与工程，如用于太阳集热器的选 择性吸收涂层（表面），用于建筑幕墙玻璃和交 通工具的选择性透、反射薄膜材料和电致变色薄 膜材料与器件，用于集热器的具有太阳光谱高透 射比的硼硅玻璃，聚碳酸酯制成的蜂窝结构，以 及贮能材料等，推动了太阳光—热转换技术和应 用的发展。
由于太阳辐射、温度或电场的作用使薄膜 的光学性能发生变化，分别称为光致变色、热致 变色或电致变色在电场作用下，薄膜颜色发生改 变称为电致变色。
这种变化是可逆与持久的，当开路时薄膜具 有记忆性，需要改变光学性能时只要施加一次直 流低电压，因而能量消耗很低。从过渡金属氧化 物中可能找到最有希望的电致变色材料。变色机 理是在电变色薄膜材料中进入与退出小直径离子 的可逆过程。电致变色膜主要集中在WO3与NiO。 用于窗户，起到节能与获得舒适的生活环境。
太阳能的热利用主要是以下方面：
1．太阳能空调降温
太阳能制冷及在空调降温研究工作重点是寻找高 效吸收和蒸发材料，优化系统热特性，建立数 学模型和计算机程序，研究新型制冷循环等。
2．太阳能热发电
太阳能热发电 是利用集热器将太阳辐射能 转 换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太 阳能热利用的重要方面。
1.太阳光谱选择性吸收涂层（表面）
具有高的太阳吸收比和低的发射比的涂层（表面），称为
太阳（光谱）选择性吸收涂层。目前，它已有上百种涂层材料 与工艺，而从机理上可以将其分为六类，实际的选择性吸收涂 层往往包含其中二至三类。应用最广泛的选择性吸收涂层为三 层结构，即由底层、中层和表层组成。贴近衬底的底层为红外 高反射即低发射比的金属层，如金、银、铜、铝、镍或钥等； 中层为吸收层，是由若干金属一介质复合薄膜的次层组成，金 属粒子的尺寸、形状及其占该次层的体积比决定了该次层的光 学常数，靠近金属底层的吸收次层具有强的吸收，表层为减反 层，该层具有低的折射率n（n＜1.9＝及低的消光系数（k＜ 0.25），或是增加对太阳光的捕获的微不平表面层。这样的光 谱选择性吸收涂层具有优异的光谱选择性，即高的太阳吸收比， 低的发射。
太阳辐射的能量谱主要分布在波长 0．3μm 至3μm范围；人眼视觉灵敏谱的波长在0；41μm 至0．7μm范围，对人眼敏感的波长，几乎是在 太阳辐射最强的波长间隔内；一般物体温度的黑 体辐射谱的波长在2μm至100μm范围，太阳光。 热转换材料的光-热性能，即辐射特性如透射比、 反射比、吸收比和发射比等反映在太阳光谱一物 体热谱内。
4．热利用的其它方面
太阳灶 我国目前大约有15万台太阳灶在 使用中。太阳灶表面可以加涂一层光谱选择性 材料，如二氧化硅之类的透明涂料，以改变阳 光的吸收与发射，最普通的反光镜为镀银或镀 铝玻璃镜，也有铝抛光镜面和涤纶薄膜镀铝材 料等。提高太阳灶的效率。每个太阳灶每年可 节约300千克标准煤。
太阳能干燥 是热利用的一个方面。目前 我国已经安装了有1000多套太阳能干燥系统， 总面积约2万平方米。主要用于谷物、木材、 蔬菜、中草药于燥等。
2.选择性透、反射薄膜材料
选择性透、反射薄膜可以分为三种基本 类型，主要应用于建筑幕墙镀膜玻璃、汽车 等交通工具。
Leabharlann Baidu
（1）阳光控制膜
阳光控制膜通过增加吸收与反射可 显著降低太阳辐射通过玻璃窗，同时能 保持室内的充足光线。这类膜系具有良 好的耐磨性与化学稳定性，可用于单层 玻璃窗，适合在气温较高的地区使用。 氧化物薄膜的不同厚度可以获得蓝色、 银色、古铜色和金色等绚丽色彩。不同 厚度的金属膜可以获得不同的透射比与 反射比。
3．太阳房
太阳房是直接利用太阳辐射能的重要方面。
通过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、储 能材料等有机地集成在一起，使房屋尽可能多 地吸收并保存太阳能，达到房屋采暖目的。太 阳房可以节约75％～90％的能耗，并具有良好 的环境效益和经济效益，成为各国太阳能利用 技术的重要方面。被动式太阳房平均每平方米 建筑面积每年可节约2O～4O公斤标准煤，用于 蔬菜和花卉种植的太阳能温室在中国北方地区 较多采用。全国太阳能温室面积总计约700万亩， 发挥着较好的经济效益。我国在相关的透光隔 热材料、带涂层的控光玻璃、节能窗等没有商 业化，使太阳房的水平受到限制。
太阳选择性吸收涂层的制备技术可以分为三 大类：喷涂与溶胶，化学与电化学方法和真空蒸 发与磁控溅射方法。
对于产生生活热水的平板太阳集热器，采 用喷涂太阳吸收比高、发射比略高的涂层便能满 足使用要求；铝吸热板上可采用阳极氧化与交流 电解着色涂层，铜吸热板以采用电镀黑铬涂层为 宜。
对于全玻璃真空太阳集热管主流是采用磁 控溅射技术，多层不锈钢将／铜（澳大利亚专 利）采用单靶磁控溅射制备氮／铝（中国专利） 涂层。
能源材料
太阳能利用涉及的技术问题很多，但
根据太阳能的特点，具有共性的技术主 要有四项，即太阳能采集、太阳能转换、 太阳能贮存和太阳能传输，将这些技术 与其它相关技术结合在一起，便能进行 太阳能的实际利用---光热利用、光电利 用和光化学利用。
一、太阳能的热应用
太阳能的热利用，是将太阳的辐射能转换为 热能，实现这个目的的器件叫“集热器”。例 如 “太阳灶”； “太阳热水器”； “太阳能 干燥器”等等。太阳能热利用是可再生能源技 术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技 术之一。1998年世界太阳能热水器的总保有量 约5400万平方米。按照人均使用太阳能热水器 面积，塞浦路斯和以色列居世界一、二位，分 别为1平方米／人和O．7 平方米／人。日本有 2O％的家庭使用太阳能热水器，以色列有80％ 的家庭使用太阳能热水器。
（2）低发射膜
双层玻璃窗的热量损失由玻璃的高发射比 （0.84）引起，具有发射比0.04一0.10的低发射 膜的双层玻璃窗，其传热系数可由普通双层玻璃 窗的2.6W／m’K降至1.4W／m’L可见光透射比可 达0.80。典型的是SnO2／Ag／SnO，或TiO2／ Ag／Ti02。
3.电致变色薄膜与器件
二、 太阳光-热转换及材料
材料科学与工程是技术创新的基础。太阳 光—热转换材料与工程，如用于太阳集热器的选 择性吸收涂层（表面），用于建筑幕墙玻璃和交 通工具的选择性透、反射薄膜材料和电致变色薄 膜材料与器件，用于集热器的具有太阳光谱高透 射比的硼硅玻璃，聚碳酸酯制成的蜂窝结构，以 及贮能材料等，推动了太阳光—热转换技术和应 用的发展。
由于太阳辐射、温度或电场的作用使薄膜 的光学性能发生变化，分别称为光致变色、热致 变色或电致变色在电场作用下，薄膜颜色发生改 变称为电致变色。
这种变化是可逆与持久的，当开路时薄膜具 有记忆性，需要改变光学性能时只要施加一次直 流低电压，因而能量消耗很低。从过渡金属氧化 物中可能找到最有希望的电致变色材料。变色机 理是在电变色薄膜材料中进入与退出小直径离子 的可逆过程。电致变色膜主要集中在WO3与NiO。 用于窗户，起到节能与获得舒适的生活环境。
太阳能的热利用主要是以下方面：
1．太阳能空调降温
太阳能制冷及在空调降温研究工作重点是寻找高 效吸收和蒸发材料，优化系统热特性，建立数 学模型和计算机程序，研究新型制冷循环等。
2．太阳能热发电
太阳能热发电 是利用集热器将太阳辐射能 转 换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太 阳能热利用的重要方面。
1.太阳光谱选择性吸收涂层（表面）
具有高的太阳吸收比和低的发射比的涂层（表面），称为
太阳（光谱）选择性吸收涂层。目前，它已有上百种涂层材料 与工艺，而从机理上可以将其分为六类，实际的选择性吸收涂 层往往包含其中二至三类。应用最广泛的选择性吸收涂层为三 层结构，即由底层、中层和表层组成。贴近衬底的底层为红外 高反射即低发射比的金属层，如金、银、铜、铝、镍或钥等； 中层为吸收层，是由若干金属一介质复合薄膜的次层组成，金 属粒子的尺寸、形状及其占该次层的体积比决定了该次层的光 学常数，靠近金属底层的吸收次层具有强的吸收，表层为减反 层，该层具有低的折射率n（n＜1.9＝及低的消光系数（k＜ 0.25），或是增加对太阳光的捕获的微不平表面层。这样的光 谱选择性吸收涂层具有优异的光谱选择性，即高的太阳吸收比， 低的发射。
太阳辐射的能量谱主要分布在波长 0．3μm 至3μm范围；人眼视觉灵敏谱的波长在0；41μm 至0．7μm范围，对人眼敏感的波长，几乎是在 太阳辐射最强的波长间隔内；一般物体温度的黑 体辐射谱的波长在2μm至100μm范围，太阳光。 热转换材料的光-热性能，即辐射特性如透射比、 反射比、吸收比和发射比等反映在太阳光谱一物 体热谱内。
4．热利用的其它方面
太阳灶 我国目前大约有15万台太阳灶在 使用中。太阳灶表面可以加涂一层光谱选择性 材料，如二氧化硅之类的透明涂料，以改变阳 光的吸收与发射，最普通的反光镜为镀银或镀 铝玻璃镜，也有铝抛光镜面和涤纶薄膜镀铝材 料等。提高太阳灶的效率。每个太阳灶每年可 节约300千克标准煤。
太阳能干燥 是热利用的一个方面。目前 我国已经安装了有1000多套太阳能干燥系统， 总面积约2万平方米。主要用于谷物、木材、 蔬菜、中草药于燥等。