中温太阳光谱选择性吸收CuO涂层的研制

为了获得性能良好的高纯度中温太阳光谱选择性CuO涂层,利用NaC lO作为氧化剂,在预处理过的黄铜片上研究CuO涂层的制备.考察了碱的用量、NaC lO摩尔浓度、反应温度和反应时间等对CuO涂层太阳吸收率α的影响,得到了制备CuO涂层的优化条件,并对CuO涂层表面进行了XPS及SEM表征;在CuO涂层上涂敷TiO2作为保护层,以延长CuO涂层的寿命.实验结果证明,在不明显影响吸收率的情况下,TiO2/CuO涂层的耐热性能、耐腐蚀性和耐磨性能比单纯CuO涂层有明显提高,从而达到既降低发射率,又延长涂层寿命的目的.

中温太阳光谱选择性PbS涂层制备

对现有的中温太阳光谱选择性PbS涂层制备方法加以改进,直接在预处理过的铜片上化学镀PbS。首先,考察了反应温度、反应物浓度、加碱量和反应时间等对PbS涂层太阳吸收率α的影响,得到了制备PbS涂层的优化条件;然后,在PbS涂层上涂敷TiO2作为保护层,以延缓PbS涂层的氧化,对两种涂层表面进行了XPS和SEM分析。实验结果证明,在不明显影响吸收率的情况下,TiO2/PbS涂层的耐热性能、耐腐蚀性和耐磨性能比单纯PbS涂层有明显提高,从而达到既降低发射率又延缓涂层寿命的目的。

直流磁控溅射制备太阳光谱选择性吸收TiN薄膜

以直流反应磁控溅射方法作为制备手段,选择Ti为靶材,以氩气作为工作气体、氮气为反应气体,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0.35～1.50Pa范围内,都能制备出(200)择优取向的立方相TiN。而当溅射气压为0.35Pa时沉积的薄膜致密、均匀,色泽金黄,膜厚为132nm,结晶性最好,电阻率最低为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α=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。

氮化钛太阳光谱选择性吸收薄膜研究进展

当煤炭、石油等不可再生能源频频告急,能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时,太阳能作为一种可再生的清洁新能源,已越来越引起人们的关注,太阳能光伏已是目前最热门的环保技术之一。综合利用太阳能的研究是当前和长远的社会发展需要,也是科技工作者深感兴趣的重大研究课题。太阳光谱选择性吸收薄膜是太阳能光热转换中极为重要的关键材料,是提高光热转换效率的重要手段,国内外关于各种太阳光谱选择性吸收薄膜或涂层的研究方兴未艾,这也是当前太阳能热利用中的前沿课题,其中应用最广的为氮化钛(TiNx)薄膜。

太阳光谱选择性吸收涂层耐盐雾性能的研讨

研究了不同制备方法得到的太阳吸收涂层的耐盐雾能力,主要通过严格的大量耐盐雾试验结果,客观地评价涂层的耐盐雾性能与涂层的膜系、制备工艺关系,对涂层耐盐雾试验的探讨。

宁波材料所研发耐高温太阳光谱选择性吸收涂层获系列进展

金属纳米粒子嵌入到陶瓷基体中组成的金属陶瓷薄膜是太阳光谱选择性吸收涂层的核心工作层,其热稳定性和综合光学性能直接决定着整个涂层的光热转换效率。高温下,金属陶瓷膜内金属纳米粒子的团聚、长大、氧化及涂层内层间原子的扩散迁徙,往往会导致成分和微结构的变化,从而诱发涂层光学性能的衰减(不可逆性)。如何解决上述问题。

W-AlN高温太阳光谱选择吸收涂层的结构优化与实验验证

选取W-AlN金属-介质型选择性吸收涂层为研究对象,用金属W作为红外反射层,W-AlN作为吸收层,AlN作为减反层,利用Mathematica软件对该涂层的金属W体积分数和吸收层、减反层的厚度等参数进行优化计算,优化结果表明:吸收层中金属W的体积分数对涂层的选择吸收性能有直接影响;与高金属吸收层相比,低金属吸收层的厚度对涂层选择吸收性能的影响较显著;低/高金属吸收层中金属W体积分数的最优值分别为0.2/0.8,而最优厚度分别为0.1/0.05mm,此时涂层的吸收率为0.841,发射率为0.021;加入厚度为0.06mm的AlN减反层后,吸收率达到0.920,发射率为0.022;加入厚度适当的减反层可以有效提高涂层的吸收率,同时也会使发射率随之增加;增加减反层和低金属吸收层厚度都会使涂层的反射率骤升阈值波长发生红移.利用磁控溅射方法在抛光的不锈钢表面制备了W/W-AlN/AlN选择吸收涂层,各层膜厚度和吸收层中金属体积分数都严格遵循优化结果,测试所得涂层的反射率曲线、吸收率和发射率均与优化结果符合良好.

溶胶-凝胶法制备太阳光谱选择性吸收薄膜的研究进展

从太阳光谱选择性吸收薄膜的作用原理、吸收材料和膜系结构特点出发,结合实际工作,综述近年来溶胶-凝胶法制备的纳米颗粒-电介质复合材料型和尖晶石结构过渡金属氧化物型两类太阳光谱选择性吸收薄膜的研究进展,并探讨目前存在的问题及今后研究的方向。与以溅射为代表的现代气相沉积技术制备薄膜相比,溶胶-凝胶法制备的这两类薄膜具有与之相当的光学性能(吸收率α0.90,发射率ε<0.10)和优异的湿热稳定性,同时还具有工艺简便、设备要求低以及易于大面积制膜等优点;但是溶胶-凝胶法引入了溶液中的化学反应,组分间的兼容性以及化学反应的特异性使得难以通过简单变换化学组分获得种类繁多的薄膜,因而目前溶胶-凝胶法制备的太阳光谱选择性吸收薄膜还局限在少数材料上。

基于光谱选择的太阳电池被动冷却材料研究进展

太阳电池的光电转换效率随着组件温度升高而降低,适当冷却可以改善电池效率,延长使用寿命,因此人们对运行中太阳电池的冷却问题越来越关注。相比主动冷却,太阳电池的被动冷却具有自我维持和无额外能耗等优势,近年来被广泛研究。其中基于光谱选择的被动冷却主要包括两个方面:一是选择性地屏蔽太阳辐射(0.3~2.5μm)中的亚带隙光,减小吸收热,但保持光电响应波段光的高透射率;二是提高光伏表面中红外波段(4~25μm)的发射率,提升寄生热的辐射散热能力。本文从光谱选择的角度出发,对促进太阳电池降温的太阳光谱选择、辐射制冷及全光谱选择的材料和结构进行了归纳和总结。通过刻蚀、溅射、辊涂等方法在玻璃表面制备的光谱选择材料可以屏蔽太阳光谱中不激发光电效应的波段,增强中红外辐射制冷能力,从而有效降低光伏温度和提高光电转换效率。此外,文章还对被动式制冷材料的产业化潜力进行了展望,为相关的开发提供参考。

W/SiO2基太阳光谱选择性吸收薄膜的制备和表征

采用磁控溅射镀膜仪制备了基于过渡金属W和介质SiO2的6层薄膜样品,膜系结构为Cu (>100.0nm)/SiO2(63.5nm)/W(11.0nm)/SiO2(60.0nm)/W(5.4nm)/SiO2(75.5nm)。在250~2500nm的波长范围内,该样品的太阳光吸收率为95.3%,且在400℃低真空(6Pa)条件下退火72h之后,样品的反射光谱特性变化较小,证明了该样品具有极高的热稳定性。使用红外热成像仪对样品的红外辐射特性进行了在位实时表征,结果表明样品具有低辐射特性。这些优良的特性有利于该样品在太阳能光热转换中的应用。

太阳能光谱选择性吸收薄膜高温性能衰减分析

对SiO_2/CrO_x/CrN_y/Al型太阳能光谱选择性吸收薄膜的热稳定性进行测试,分析薄膜在高温下的光学性能、表面及截面形貌、元素分布、微观结构等变化。在450℃下热处理300 h后采用SEM、AES、TEM等方法分析薄膜热处理后的微观结构、成分变化。结果表明,经热处理薄膜出现表面粗糙度增加、晶粒异常长大、亚层界面变模糊等变化。主要的衰减机制为薄膜在高温下O、N发生轻微扩散,另外经热处理后吸收层Cr结晶度略有增加。

绿色太阳光谱反射涂层的性能研究

研究了具有重要实用价值的绿色太阳光谱反射涂层的近红外反射率,探讨了影响涂层反射性能的因素.通过采用新型颜料体系,优化配方组成,并对有关填料进行了特殊处理,提高了有效反射成分在体系中的含量,研制出了近红外反射率达78.7%的军用绿色太阳光谱反射涂层,并对其性能进行了研究.结果表明,其近红外反射性能比目前国内外同类型材料有较大幅度上升,拓展了其应用领域.

钼黑太阳能选择性吸收涂层的研制

利用NH_4Cl、(NH_4)_6Mo_7O_(24)·4H_2O的水溶液为原料液在经过预处理后的铝或铝合金基片上进行化学沉积,制备钼黑太阳光谱选择性涂层。实验考察了反应时间、反应温度、反应溶液的pH值和表面预处理方式等对涂层太阳吸收率α的影响,得到了制备钼黑涂层的优化条件,并对涂层表面进行了XPS及SEM表征。实验结果表明,涂层由Mo_xO_y组成,Mo的化学态介于+4～+6之间;铝基片制得的涂层的吸收率明显高于铝合金基片;反应温度和反应时间对于涂层的吸收率影响较为明显;基片经碱性预处理后涂层的太阳吸收率优于酸性预处理。

SiO_2/CrO_x/CrN_y/Al太阳能选择性吸收涂层盐雾腐蚀性能分析

对SiO_2/CrO_x/CrN_y/Al型太阳能光谱选择性吸收涂层的盐雾腐蚀性能进行测试。在35℃下经质量分数为1%、3%、5%的NaCl盐雾处理一系列时间后采用UV、VIS、NIR、FTIR、SEM等方法表征该涂层腐蚀后光学性能及表面形貌的变化。结果表明经不同浓度的NaCl盐雾腐蚀后涂层出现表面粗糙度增加、白色斑点、起泡等缺陷。光学性能的衰减规律为:吸收比呈指数衰减,发射比初期迅速增加,然后进入钝化期,最后进入过钝化期而再次迅速增加。

SnO_2/CrON/Cu太阳能选择性吸收涂层循环热冲击性能研究

采用DC磁控溅射法制备SnO_2/CrON/Cu太阳能光谱选择性吸收涂层并进行中低温循环热冲击试验。对所制备涂层循环热冲击试验前后的光学性能和热稳定性进行表征。该涂层沉积态的吸收比为0.927,100℃发射比为0.048,在25℃/300℃的中低温下经264.25 h的循环热冲后涂层表面粗糙度几乎不变,未出现明显的元素扩散。吸收比仅衰减为0.912,发射比仅增加为0.076。表明该涂层适用于中低温光热利用领域。

Al基底SS-AlN吸收层实验优化研究

利用磁控溅射设备制备了SS-AlN太阳光谱选择性吸收膜,用分光光度计测量样品的光谱反射曲线并与模拟计算所得到的反射曲线进行对比。结果表明:理论模拟曲线与实际测量虽不完全吻合,但其吸收率基本相同。实验测得的用脉冲磁控溅射设备的单层吸收膜吸收率α=90.81%,理论值为92.65%.可见,模拟分析能有效地预测SS-AlN膜层的光学性能。

太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展

重点探讨了太阳能光电、光热转换技术领域的材料研究现状与发展,主要包括光伏电池半导体材料和太阳光谱选择性吸收涂层光学材料膜系。太阳电池材料的关键问题还是成本与光电转换效率,钙钛矿太阳电池的研究成为光伏电池新的研究热点。太阳光谱选择性吸收涂层是太阳能光热利用领域的核心材料技术之一。近年来,太阳能的中高温热利用,尤其是聚焦热发电技术,作为与光伏发电平行的另一种主流太阳能发电方式,成为人们日益关注的焦点。另外,还阐述了中高温太阳光谱选择性吸收涂层在国内外的研究成果和最新进展。