可調(diào)高功率脈沖磁控濺射法制備太陽能選擇性吸收光熱涂層.pdf

1、為了緩解能源供給緊張的問題，人們在竭盡所能地合理高效利用現(xiàn)有能源的同時不斷開發(fā)新能源。太陽能是一種含量豐富且無污染的天然能源，是國際公認的競爭力巨大的未來能源之一。目前科研工作者已開發(fā)出多種太陽能利用的方式，其中太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)是最簡單、直接的能量轉(zhuǎn)換方法，該技術(shù)發(fā)展較早且應用廣泛。如今，太陽能熱水器已普遍參與到大多數(shù)家庭的日常生活中，是商業(yè)化水平最高的太陽能熱利用技術(shù)。
　　太陽能的能量密度較低，即品質(zhì)不高，因此必須利用太陽能

2、集熱器等技術(shù)來提高光熱轉(zhuǎn)換率，從而實現(xiàn)太陽能的充分有效利用，而太陽能選擇性吸收光熱涂層是太陽能集熱器的主要組成，為了提高光熱轉(zhuǎn)換效率，光熱涂層應在太陽光范圍內(nèi)盡可能增加吸收，而在紅外波長范圍內(nèi)盡可能降低自身熱輻射。同時光熱涂層的耐候性也是太陽能利用中不容忽視的問題，它決定了太陽能熱水器的耐久性和穩(wěn)定性。因此，我們需要對已有的工藝進行不斷地優(yōu)化，開發(fā)更優(yōu)的工藝技術(shù)，制備出具有優(yōu)異的光學性能及耐候性能的太陽能選擇性吸收光熱涂層。
　　

3、基于以上背景，利用可調(diào)脈沖高功率反應磁控濺射技術(shù)(MPPMS)在鐵素體不銹鋼(SS)基體上沉積Cu/TiN/TiSiN/SiN太陽能選擇性吸收光熱涂層(SSACs)。在此系統(tǒng)中，Cu、TiN、TiSiN和SiN分別用作紅外反射層、主吸收層、次吸收層和減反層。在優(yōu)化工藝參數(shù)條件下制備的S S/Cu/TiN/TiSiN/SiN光熱涂層，其平均吸收率為0.944和平均發(fā)射率為0.057，α/ε值為16.02。另一方面，采用同一工藝參數(shù)制備了不

4、含Cu層的光熱涂層，即SS/TiN/TiS iN/S iN，該涂層顯示出與含Cu涂層相似的吸收率(～0.95)，但是發(fā)射率較高，整體的選擇性吸收性能不好。同時，X射線衍射分析表明，Cu層是多晶結(jié)構(gòu)，而TiN、TiSiN和SiN各層均是非晶結(jié)構(gòu)。
　　為驗證光熱涂層的耐溫性能，將太陽能選擇性吸收光熱涂層樣品分別進行了真空和空氣環(huán)境的耐溫測試。在真空環(huán)境中分別加熱到500℃、600℃和700℃，保溫2小時，其中在500℃條件下，其光熱