TiN/TiNO/SiO_(2)太阳能选择性吸收涂层的优化设计及热稳定性评价

目的太阳能选择性吸收涂层是太阳能热利用的核心材料。方法采用磁控溅射法制备Ti N/TiNO/SiO_(2)太阳能选择性吸收涂层,测定红外反射层Ti N、吸收层Ti NO的折射率n、消光系数k,对Ti N层建立Tauc-Lorentz模型进行数据迭代优化拟合,对Ti NO层建立Drude模型进行数据迭代优化拟合。通过TFCalc光学镀膜设计软件,设置连续目标在300~1500 nm光谱区反射率低于5%,得到软件优化的反射率曲线、各层的最优厚度,确定优化的工艺参数。利用UV-VIS-NIR、FTIR、SEM、XRD、EDS、AFM和XPS表征优化涂层的光学性能、评价热稳定性。结果优化后的涂层,吸收率为0.906、发射率为0.0852;经265℃、600 h热处理后,涂层的吸收率和发射率分别为0.933和0.1033,PC值小于0.01。随热处理时间的增长,α有小幅上升;热处理时间对ε的影响较小;这与表面Si O_(2)氧化物薄膜层在一定程度上阻止了晶粒的长大有关。热处理后,发现涂层表面局部位置有少量的小坑,但涂层的表面成分不变。非晶基质Si O_(2)和Ti O_(2)的再结晶是吸收率提高的主要原因;热处理后的涂层表面非常致密,粗糙度的降低有利于阻碍氧原子向内层的扩散,可以有效提高涂层的热稳定性。结论优化的Ti N/TiNO/SiO_(2)涂层,选择性吸收性能及热稳定性得到有效提高,具有较好的实际应用前景。

太阳能选择性吸收涂层的失效机制及优化策略

在光热系统中,集热器作为光热转化的核心部件通过光谱选择性吸收涂层将太阳能转化为热能。因此,对选择性吸收涂层进行优化能够有效提高集热器的工作效率。选择性吸收涂层的主要吸收机理为本征吸收和干涉吸收,提升涂层吸收效率的策略有材料掺杂、等离激元、光学陷阱等。在集热器实际工作过程中,选择性吸收涂层的失效是影响其效率的主要因素,明确失效原因和寻找解决方案是进一步研究选择性吸收涂层的重点。综述了太阳能选择性吸收涂层的种类及原理,梳理了涂层的失效机制,总结了抑制涂层失效的方法。

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。

太阳能热发电高温(≥550℃)光谱选择性吸收涂层研究进展

开发基于熔融盐热媒介质高温(≥550℃)光热发电技术是槽式聚光太阳能发电的最新发展趋势,而实现该技术的关键物质基础是研制出在高温工况条件下具有较高太阳吸收比、较低热发射比及热稳定性能优越的高温光谱选择性吸收涂层。该文对近年来国内外已用于或有望应用于550℃以上光热发电高温光谱选择性吸收涂层的研究进展进行简要评述,初步讨论高温环境下光谱选择性吸收涂层发生失效的可能机制,最后对我国高温光谱选择性吸收涂层基础研究及工业化发展中存在的主要难题进行简要分析和展望。

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较小又不连续，因此，为大规模的开发利用带来了困难。长期以来，如何将低品位的太阳能转换成高品位的热能，并对太阳能进行富集，以便最大限度地利用太阳能，

金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层传热研究

在太阳能热利用中,太阳能集热器的传热性能至关重要。主要综述了太阳能光谱选择性吸收涂层有效导热系数的理论预测方法、材料制备方法以及实验测量导热系数的方法。对比了多种方法,简要分析了各种方法的优缺点,强调了界面接触热阻在复合材料导热中的重要性。最后将理论、制备、实验三者结合,对未来的发展趋势做出了展望。

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

一前言 太阳能光热应用无疑是人类利用太阳能最简单、最直接的有效途径。然而由于太阳光到达地球后能量密度较小而又不连续，给大规模开发利用带来困难。这就要求人们想办法尽量把低品位的太阳能转换成高品位的热能，对太阳能起到富集作用，以便最大限度地加以利用。在一系列众所周知的光热应用技术中，选择性吸收涂层技术是其中的核心技术，对于提高太阳能的热转换效率，

不锈钢衬底表面形貌对AlN/AlN-Cr/Cu太阳能选择性吸收涂层光热性能的影响

在数值仿真计算和实验两方面研究不锈钢衬底表面形貌对AlN/AlN-Cr/Cu太阳能选择性吸收涂层光热性能的影响。在数值仿真计算中,建立一维三角形光栅结构模型对衬底表面形貌进行简化,采用严格耦合波分析(RCWA)的方法,仿真计算并分析光栅深度T_z和周期T_x对涂层的太阳吸收比α和400℃热发射比ε的影响。实验上,制备具有不同深度和间隔起伏表面的不锈钢衬底,采用磁控溅射的方法在其上沉积相同结构参数的AlN/AlN-Cr/Cu太阳能选择性吸收涂层,测定涂层性能参数,并分析不锈钢衬底形貌对其的影响。数值计算和实验结果表明:对于一个在已优化涂层组分和厚度的AlN/AlN-CdCu太阳能选择性吸收涂层,不锈钢衬底表面起伏对涂层高温光热转换将产生不利的影响。随着不锈钢衬底表面平均起伏深度的增加,涂层的太阳吸收比α基本保持不变,而400℃时的热发射比ε则明显逐渐增大。为保证涂层有效的光热转化效率,建议不锈钢衬底表面起伏的深宽比T_z/T_x≤1/20,深度T_z≤0.2μm。

2013年12月7日太阳能热利用年会报告 太阳选择性吸收涂层认识纲要(下)

4）新工艺方法：有郭射宇博士（江苏吴江科技创业园）提出的气流溅射法、德国安铝使用的热熔胶法等，相关图谱如图6所示。由图6可知，

耐高温CrAlON基太阳能光谱选择性吸收涂层的制备与热稳定性

光谱选择性吸收涂层是太阳能光-热利用技术的核心部件,直接决定着整个系统的转换效率,为了提高涂层的选择吸收性和热稳定性,本文提出以金属氮化物替代金属纳米颗粒,构建纳米晶-非晶异质结构的思路,并采用多弧离子镀制备了Cr/CrAlN/CrAlON/CrAlN/CrAlON/CrAlO多吸收层光谱选择性吸收涂层,其吸收率达0.90,发射率为0.15,而且在500℃、大气条件下时效220 h后,涂层的吸收率升至0.94,发射率则降至0.10,并且能够保持稳定1000 h以上.微观组织分析表明,高温时效处理后,吸收层发生部分晶化形成了大量氮化物纳米颗粒,增加了对太阳光的散射和吸收,而CrAlO减反射层中的部分晶化形成了Al2O3和Cr2O3纳米颗粒,这不仅可以保护内部涂层不被氧化,而且Al2O3的形成可以增加太阳光的透过率,减少涂层表面反射,是多吸收层CrAlON基光谱选择性吸收涂层选择吸收性能提高的主要原因.同时,氮化物纳米颗粒被非晶基体均匀地分隔开来,形成了纳米晶-非晶异质结构,非晶在高温时效处理过程中只发生结构弛豫,从而有效地抑制了高温条件下的原子扩散,保证涂层中的纳米颗粒在高温下不发生明显团聚,这是多吸收层CrAlON基涂层具有良好热稳定性的最主要原因.这些研究结果对提高金属陶瓷光谱选择性吸收涂层的综合性能,实现更高效率的太阳能光-热利用具有重大意义.

太阳能热发电选择性吸收涂层研究进展

主要以金属陶瓷复合涂层为例,从涂层的类型、吸收机制和国内专利申请情况等角度分类总结了这方面的科研进展和最新成果,同时对寿命加速老化试验也作了简单探讨。

光谱选择性太阳能吸收涂层的研究进展

选择性吸收涂层技术是公认的太阳能光热转换较为核心的技术,它对提高太阳能热转换效率,大规模推广太阳能光热应用起着至关重要的作用。主要综述了光谱选择性太阳能吸收涂层的分类及制备方法。

太阳能光谱选择性吸收涂层研究进展

太阳能是一种永不枯竭的清洁能源,目前,实现太阳能直接利用的方式主要是光-热转化技术。光谱选择性吸收涂层是光-热利用技术的核心。从光谱选择性吸收涂层的选择性吸收机理出发,阐述了涂层选择性吸收的理论依据。根据相应的理论,详细阐述了光谱选择性吸收涂层的结构。同时,综述了国内外光谱选择性吸收涂层的制备方法以及相关的研究进展。

Mo-SiO_2太阳选择性吸收涂层的空气高温热稳定性

采用磁控溅射的方法制作Mo-SiO_2太阳能选择性吸收涂层,测量了涂层经过空气高温退火前后在0.34～25μm波长范围内反射曲线的变化情况。刚沉积完的涂层,太阳吸收比达到0.95,发射比为0.093。在空气中500、600℃退火1h后,涂层反射曲线基本不变。在空气中700℃退火1h后,涂层光谱选择性恶化,太阳吸收比下降到0.91,发射比上升到0.6。通过扫描电子显微镜观察了单层Mo、单层SiO_2以及SiO_2覆盖Mo的样片薄膜在空气中不同温度退火前后的形貌变化,发现以上薄膜表面不再平整,甚至出现裂纹和薄膜脱落,成为Mo-SiO_2选择性吸收特性恶化的主要原因。

两种太阳能选择性吸收涂层的综合评价

将全生命周期评价的基本方法和传热模型相结合,以市场上较为普遍的两种分别使用电镀法和物理气相沉积法(PVD)制作的太阳能选择性涂层为例,综合分析不同情景下使用这两种涂层的太阳能集热器的热利用效率、环境成本和综合能源价格。结果表明:物理沉积法所制涂层虽然制备成本较高,但生产过程对环境友好,同时该涂层在多种情景下的适用面相对更广,具有更好的经济性。

太阳能选择性吸收涂层

综述了国内外选择性涂层的研究进展与现状,介绍了涂层的制备方法和分类,分析了太阳能选择性吸收涂层的工作机理,对太阳能选择性吸收涂层的发展趋势做了展望。

粉末火焰喷涂法制备黑铬太阳能选择性吸收涂层的实验研究

采用粉末火焰喷涂法制备的黑铬太阳能选择性吸收涂层，工艺简单，成本低，性能稳定，光谱选择性好。其可见光谱区的吸收率为０．９１，红外光谱区的发射率为０．１５。

太阳能选择性吸收涂层的现状及发展

简述太阳能选择性吸收涂层的吸收原理及材质具有选择性吸收的条件 ,概述了各种涂层的性质及分类 。

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。

中高温太阳能选择性吸收涂层的研究进展

近年来太阳能中高温选择性吸收涂层的研制及应用成为人们关注的焦点。对中高温涂层的国内外研究现状做了详细描述,着重介绍了金属陶瓷吸收涂层和半导体金属光干涉涂层,并提出一种新型的具有核壳结构纳米级金属陶瓷复合涂层,理论上其具有很好的光学性能及高温稳定性。