專利名稱：：一種太陽光譜選擇性吸收膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種太陽光譜選擇性吸收膜及其制備方法，本發(fā)明采用磁控濺射鍍膜工藝在覆膜基體上沉積生成具有紅外反射層、吸收層、減反射層的太陽光譜選擇性吸收膜。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的太陽光譜選擇性吸收涂層通常包括反射層、吸收層、減反射層。中國(guó)專利01138135.3公開了一種太陽光譜選擇性吸收涂層，包括反射層，吸收層，減反射層，其吸收層是以鈦及合金鋁為陰極在氮?dú)?、空氣、氮?dú)?氧氣氣氛中濺射而成的鋁氮+鈦氮一鋁鈦[(AlN十TiN)—AlTil膜及鋁氮氧十鈦氮氧一鋁鈦[(AlN0十TiN0)—AlTil膜，其減反射層為鋁氮+鈦氮(AlN+TiN)膜及鋁氮氧十鈦氮氧(Al—NO+TiNO)膜。本發(fā)明制備的太陽光譜選擇性吸收涂層在大氣狀態(tài)下經(jīng)35(TC，250小時(shí)，或40(TC，50小時(shí)，或45(TC，80小時(shí)烘烤后，其太陽吸收比a都可達(dá)0.93以上，發(fā)射率e=0.060.10(80°C)。該發(fā)明以玻璃或光亮金屬為基體材料，鈦及合金鋁為陰極，鈦鋁=0.010.90。但是該專利制備選擇性吸收涂層需要較長(zhǎng)的濺鍍時(shí)間或是較大耗電功率，并且，吸收比和發(fā)射率的性能仍然不夠理想。因此，有必要提供一種新的太陽光譜選擇性吸收膜及其制備方法以克服上述不足。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種太陽光譜選擇性吸收膜，該太陽光譜選擇性吸收膜包括在覆膜基體的表面上設(shè)置紅外反射層、吸收層、減反射層；該選擇性吸收膜對(duì)太陽光譜具有較高的吸收率和較低的發(fā)射率及耐高溫能力。本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種太陽光譜選擇性吸收膜，包括一個(gè)覆膜基體，在該基體表面上由內(nèi)向外依次覆蓋紅外反射層、吸收層、減反射層；所述的紅外反射層是包含有鈦元素+鋁元素+硅元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇+鋁鈦硅團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇的濺射沉積層。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種太陽光譜選擇性吸收膜的制備方法，在磁控濺射鍍膜裝置中采用鈦硅合金靶和鋁合金靶，在覆膜基體表面上生成的濺射沉積物中含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇+鋁鈦硅團(tuán)簇。本發(fā)明的另一個(gè)目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種太陽光譜選擇性吸收膜的制備方法，其步驟在于A、將覆膜基體安裝到磁控濺射鍍膜裝置的鍍膜室內(nèi)，該鍍膜室內(nèi)的真空度設(shè)置為0.0060Pa0.0070Pa，該磁控濺射鍍膜機(jī)包括一個(gè)鈦硅合金靶、一個(gè)鋁合金耙；B、向所述的鍍膜室輸入氬氣，使濺射反應(yīng)氣氛穩(wěn)定在0.20Pa0.28Pa，接通鋁合金靶電源，濺射反應(yīng)2—3分鐘；C、接通鈦硅合金靶電源，向所述的鍍膜室輸入氮?dú)?，濺射反應(yīng)10—14分鐘，并且逐漸增加氮?dú)獾妮斎肓浚垢材せw表面上的濺射沉積物最外層中的鈦元素、鋁元素、硅元素逐漸減少，最終趨近于零；D、啟動(dòng)烘烤裝置，烘烤裝置內(nèi)的真空度設(shè)置為0.0060Pa0.0067Pa，烘烤溫度設(shè)置為38(TC42(TC，對(duì)覆膜基體上的濺射沉積物烘烤處理2.53小時(shí)，生成太陽光譜選擇性吸收膜；所述選擇性吸收膜包括紅外反射層、吸收層、減反射層；所述的紅外反射層是包含有鈦元素+鋁元素+硅元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇+鋁鈦硅團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇的濺射沉積層。本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于本發(fā)明的選擇性吸收膜采用鈦硅合金耙和鋁合金耙制備，該吸收膜對(duì)太陽光譜的吸收有極好的效果，有優(yōu)異的耐高溫能力，并且價(jià)格低廉。2、本發(fā)明的選擇性吸收膜對(duì)太陽光譜的全色吸收率a》94%，總發(fā)射率e《4.5%，涂層抗老化，熱性能穩(wěn)定，可在高于400。C的溫度下使用。3、使用本發(fā)明鍍膜的太陽能集熱管的空曬性能可以提高21.33%。以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本發(fā)明的玻璃內(nèi)管結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式實(shí)施例一一種太陽光譜選擇性吸收膜，包括一個(gè)覆膜基體，在該基體表面上由內(nèi)向外依次覆蓋紅外反射層、吸收層、減反射層；所述的紅外反射層是包含有鈦元素+鋁元素+硅元素的濺射沉積層(Ti+Al+Si)，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇+鋁鈦硅團(tuán)簇的濺射沉積層(AlN+TiN+Si3N4+AlTiSi);所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇的濺射沉積層(AlN+TiN+Si3N4)。參見圖l，覆膜基體是一平面吸熱板l，其上由內(nèi)向外依次覆蓋紅外反射層2、吸收層3、減反射層4;所述的紅外反射層的厚度為7090納米(nm);所述的吸收層的厚度為7090納米；所述的減反射層厚度為4060納米。所述厚度單位也可以表示為10—911。所述涂層厚度值可以在上述范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇，在此不一一枚舉。實(shí)施例二參見圖2，本發(fā)明覆膜基體是一個(gè)太陽能真空集熱管中的玻璃內(nèi)管IO，圖2是玻璃內(nèi)管的橫截面剖視圖，僅顯示玻璃內(nèi)管及涂層結(jié)構(gòu)，不顯示玻璃外管，所述的玻璃內(nèi)管外表面上由內(nèi)向外依次覆蓋紅外反射層20、吸收層30、減反射層40;在本實(shí)施例中，所述的紅外反射層的厚度為7090納米，最佳厚度是90納米；所述的吸收層的厚度為7090納米，最佳厚度是80納米；所述的減反射層厚度為4060納米，最佳厚度是40納米。在本實(shí)施例中，使用本發(fā)明所述方法鍍膜的玻璃內(nèi)管與普通集熱管的玻璃內(nèi)管對(duì)比的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下<table>complextableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，使用本發(fā)明所述方法鍍膜的太陽能集熱管空曬性能可以提高21.33%。當(dāng)本發(fā)明的玻璃內(nèi)管中的介質(zhì)采用導(dǎo)熱油時(shí)，該太陽能集熱管可在高于40(TC的溫度下使用。實(shí)施例三一種太陽光譜選擇性吸收膜的制備方法，本實(shí)施例中使用的磁控濺射鍍膜裝置是湖南衡陽生產(chǎn)的850型磁控濺射鍍膜機(jī)，應(yīng)用這種設(shè)備時(shí)所使用的氮?dú)夥€(wěn)定量是55SCCM(SCCM—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每分鐘流入的氣體毫升數(shù))。覆膜基體是太陽能真空集熱管中的玻璃內(nèi)管。在其它實(shí)施例中，覆膜基體還可以是金屬管，金屬板或者是玻璃板。其操作步驟是A、將覆膜基體安裝到磁控濺射鍍膜裝置的鍍膜室內(nèi)，該鍍膜室內(nèi)的真空度設(shè)置為0.0065Pa，該磁控濺射鍍膜機(jī)包括一個(gè)鈦硅合金靶、一個(gè)鋁合金靶(其型號(hào)是國(guó)產(chǎn)LY11—13);真空度也可以表示為0.0065帕，真空度還可以在0.0060Pa0.0070Pa范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇；B、向所述的鍍膜室輸入氬氣，使濺射反應(yīng)氣氛穩(wěn)定在0.24Pa，接通鋁合金靶電源，濺鍍電流為40A(安培)，濺射反應(yīng)2—3分鐘；濺射反應(yīng)氣氛還可以在0.20Pa0.28Pa范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇；C、接通鈦硅合金靶電源，濺鍍電流為42A，向所述的鍍膜室輸入氣氣，濺射反應(yīng)10—14分鐘，并且逐漸增加氮?dú)獾妮斎肓浚垢材せw表面上的濺射沉積物最外層中的鈦元素、鋁元素、硅元素逐漸減少，最終趨近于零；D、啟動(dòng)烘烤裝置，按每分鐘10'C—15'C的升溫速率升溫，烘烤裝置內(nèi)的真空度設(shè)置為O.0063Pa(還可以在O.0060Pa0.0067Pa范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇)，烘烤溫度設(shè)置為40(TC(也可以在380'C420C范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要靈活選擇)，對(duì)覆膜基體上的濺射沉積物烘烤處理2.53小時(shí)，最佳時(shí)間是2.8小時(shí)，經(jīng)過烘烤處理，濺射沉積物最終生成太陽光譜選擇性吸收膜；所述選擇性吸收膜包括紅外反射層、吸收層、減反射層；所述的紅外反射層是包含有鈦元素+鋁元素+硅元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇+鋁鈦硅團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇的濺射沉積層。本實(shí)施例的烘烤裝置屬于常規(guī)的設(shè)備，可以是安裝在磁控濺射鍍膜機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)烘烤工序段，也可以是一個(gè)與磁控濺射鍍膜機(jī)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備，在此不詳細(xì)描述。權(quán)利要求1、一種太陽光譜選擇性吸收膜，包括一個(gè)覆膜基體，在該基體表面上由內(nèi)向外依次覆蓋紅外反射層、吸收層、減反射層；其特征在于所述的紅外反射層是包含有鈦元素+鋁元素+硅元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇+鋁鈦硅團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇的濺射沉積層。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的選擇性吸收膜，其特征在于所述的紅外反射層的厚度為7090納米；所述的吸收層的厚度為7090納米；所述的減反射層厚度為4060納米。3、一種太陽光譜選擇性吸收膜的制備方法，其特征在于A、將覆膜基體安裝到磁控濺射鍍膜裝置的鍍膜室內(nèi)，該鍍膜室內(nèi)的真空度設(shè)置為0.0060Pa0.0070Pa，該磁控濺射鍍膜機(jī)包括一個(gè)鈦硅合金靶、一個(gè)鋁合金靶；B、向所述的鍍膜室輸入氬氣，使濺射反應(yīng)氣氛穩(wěn)定在0.20Pa0.28Pa，接通鋁合金耙電源，濺射反應(yīng)2—3分鐘；C、接通鈦硅合金靶電源，向所述的鍍膜室輸入氮?dú)?，濺射反應(yīng)10—14分鐘，并且逐漸增加氮?dú)獾妮斎肓?，使覆膜基體表面上的濺射沉積物最外層中的鈦元素、鋁元素、硅元素逐漸減少，最終趨近于零；D、啟動(dòng)烘烤裝置，烘烤裝置內(nèi)的真空度設(shè)置為0.0060Pa0.0067Pa，烘烤溫度設(shè)置為38(TC42(TC，對(duì)覆膜基體上的濺射沉積物烘烤處理2.53小時(shí)，生成太陽光譜選擇性吸收膜；所述選擇性吸收膜包括紅外反射層、吸收層、減反射層；所述的紅外反射層是包含有鈦元素+鋁元素+硅元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇+鋁鈦硅團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇的濺射沉積層。全文摘要本發(fā)明涉及一種太陽光譜選擇性吸收膜及其制備方法，包括一個(gè)覆膜基體，在該基體表面上由內(nèi)向外依次覆蓋紅外反射層、吸收層、減反射層；所述的紅外反射層是包含有鈦元素+鋁元素+硅元素的濺射沉積層，所述的吸收層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇+鋁鈦硅團(tuán)簇的濺射沉積層；所述的減反射層是包含有鋁氮團(tuán)簇+鈦氮團(tuán)簇+硅氮團(tuán)簇的濺射沉積層，本發(fā)明采用鈦硅合金靶和鋁合金靶的濺射工藝；采用本發(fā)明的太陽能集熱管對(duì)太陽光譜的全色吸收率α≥94％，總發(fā)射率ε≤4.5％，太陽能集熱管空曬性能可以提高21.33％。可常年在高于400℃的溫度下使用。文檔編號(hào)F24J2/24GK101344334SQ200810117950公開日2009年1月14日申請(qǐng)日期2008年8月18日優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日發(fā)明者范天方申請(qǐng)人:范天方