磁控濺射法制備Cr-CrO太陽能選擇吸收涂層研究.pdf

1、太陽能光譜選擇吸收光熱轉(zhuǎn)換涂層制備技術(shù)是太陽能應(yīng)用中的一項關(guān)鍵技術(shù)。但現(xiàn)階段存在穩(wěn)定性差、重復(fù)性低和轉(zhuǎn)換效率低等問題。如何更好地發(fā)展太陽能選擇吸收光熱轉(zhuǎn)換涂層技術(shù)顯得尤為重要。本文通過射頻反應(yīng)磁控濺射技術(shù)制備Ti-O系薄膜、CrO系薄膜和具有金屬濃度梯度的Cr-CrO系薄膜，研究了所制備薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能，分析了氧氣含量、射頻源功率、靶間距離和濺射時間等工藝參數(shù)對薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。探討高穩(wěn)定性、高性能、低成本的太陽光譜選擇吸收

2、光熱轉(zhuǎn)換涂層制備方法和機理。
　　 本論文首先研究了射頻反應(yīng)磁控濺射工藝參數(shù)對Ti-O系薄膜的結(jié)構(gòu)和紫外光-可見光吸收性質(zhì)的影響。研究表明，薄膜制備過程中氧氣流量影響Ti-O系薄膜的結(jié)構(gòu)及對紫外光-可見光吸收的紅移趨勢。
　　 利用射頻磁控濺射工藝對制備CrO薄膜光學(xué)特性的影響進(jìn)行了研究。研究表明，氧氣流量、靶間距、鍍膜時間和靶功率等因素對CrO薄膜的光學(xué)特性有著一定影響。隨著氧氣分壓強的增加，金屬Cr原子含量逐漸減少，

3、吸光度增加。隨著射頻電源功率的增加，CrO薄膜的禁帶寬度逐漸下降。但射頻功率太高時，將會造成對薄膜表面的轟擊作用過大，從而損壞薄膜表面的平整度，薄膜表面的粗糙程度變大。沉積時間和薄膜厚度呈正比關(guān)系，隨著沉積時間的增加，能夠改善薄膜的晶化程度，有利于光的吸收。隨著靶間距的減小，薄膜的透過率是逐漸減小的。但當(dāng)靶間距過小時，會在薄膜表面形成濺射侵蝕，破壞其形貌和結(jié)構(gòu)，影響光吸收度。
　　 對梯度Cr-CrO太陽能選擇吸收涂層的性能進(jìn)行

4、了研究。研究表明，隨著Cr-CrO復(fù)合薄膜從底層到頂層金屬Cr原子濃度梯度的連續(xù)變化，對紫外光可見光的反射率有明顯地下降；隨著Cr-CrO復(fù)合薄膜吸收亞層層數(shù)的增加，對紫外光可見光的反射率有所下降。在制備了SnO2增透層后，對紫外光可見光的反射率不斷減少。通過優(yōu)化工藝條件，制備的梯度Cr-CrO太陽能選擇吸收涂層在紫外光可見光近范圍內(nèi)的平均反射率在10[％]左右，具有明顯的光譜選擇特性。
　　 通過研究制備Ti-O、CrO和Cr