基于tco薄膜材料的太陽能選擇性吸收涂層的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽能熱吸收涂層領(lǐng)域，尤其是指基于TCO薄膜材料的太陽能選擇性吸收涂層。
【背景技術(shù)】
[0002]對于平板太陽能集熱器的應(yīng)用來說，最常見和普遍的一種制備技術(shù)就是在金屬板材上制備選擇性太陽能熱吸收涂層。就目前而言，絕大多數(shù)的選擇性太陽能熱吸收涂層是采用真空鍍膜的工藝制得。
[0003]利用真空鍍膜的方法制備選擇性太陽能熱吸收涂層，這種方法包括了一種多層薄膜的結(jié)構(gòu)，以此形成一個(gè)選擇性太陽能熱吸收涂層的膜系。通常情況下選擇性太陽能熱吸收涂層包括了一層高反射基底層，此高反射基底層擁有較低的紅外發(fā)射率。在紅外高反射基底層之上堆疊一層或多層的中間亞層，這種中間亞層結(jié)構(gòu)構(gòu)成了選擇性太陽能熱吸收涂層的吸收層和干涉阻擋層。頂層是一層或多層用于減少反射的膜層(減反層)。
[0004]就目前而言，選擇性太陽能熱吸收涂層的頂層減反層通常是由以下涂層所構(gòu)成的:在主吸收層上方堆疊的是這種中間亞層結(jié)構(gòu)以建立選擇性太陽能熱吸收涂層膜系的減反層。該減反層結(jié)構(gòu)包含有:l、Ti02 (T1x)氧化物涂層，作為次減反層；2、Si02 (S1x)氧化物涂層，作為主減反層，其中主減反層覆蓋于次減反層的上方。
[0005]Τ?02 (T1x)和Si02 (S1x)涂層通常情況下是由AC磁控濺射或電子束蒸發(fā)的工藝方法制備而得。
[0006]Si02 (S1x)和Ti02 (T1x)涂層的電子束蒸發(fā)具有高沉積率的優(yōu)點(diǎn)并且在高沉積率的情況下，相應(yīng)的生產(chǎn)能力也會提高。但是使用這種方法的不足之處是所沉積的涂層的致密度較低。使用這種方法制備的涂層對環(huán)境影響的抵抗能力較弱，同時(shí)所使用的制備技術(shù)也比較復(fù)雜，主要體現(xiàn)在大面積蒸發(fā)鍍膜需要一個(gè)大尺寸的鍍膜工藝腔室。
[0007]使用AC磁控濺射來沉積Si02 (S1x)和Ti02 (T1x)薄膜的工藝相對于電子束蒸發(fā)工藝來說要簡單得多，主要的特點(diǎn)是鍍膜工藝腔室的設(shè)計(jì)比較簡單并且由磁控濺射鍍膜工藝所制備的薄膜的致密度較好。但是這種涂層制備方法的不足之處是對于一些材料的沉積率較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型提供一種基于TCO薄膜材料的太陽能選擇性吸收涂層，其主要目的在于克服現(xiàn)有Ti02 (T1x)和Si02 (S1x)涂層結(jié)構(gòu)存在的涂層對環(huán)境影響的抵抗能力較弱、制備技術(shù)也比較復(fù)雜以及沉積率較低的缺陷。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0010]基于TCO薄膜材料的太陽能選擇性吸收涂層，包括一具有低紅外發(fā)射率的高反射基底層、一覆蓋于該高反射基底層上的主吸收性涂層以及堆疊于該主吸收性涂層的減反層，所述減反層包括一作為次減反層的TCO透明導(dǎo)電氧化物涂層以及一作為主減反層的Si02 (S1x)氧化物涂層，所述Si02 (S1x)氧化物涂層覆蓋于所述TCO透明導(dǎo)電氧化物涂層O
[0011]進(jìn)一步的，還包括一設(shè)于所述高反射基底層下方的金屬帶基材。
[0012]進(jìn)一步的，所述金屬帶基材為鋁帶、不銹鋼帶或銅帶。
[0013]進(jìn)一步的，所述高反射基底層下表面覆蓋有一用于提高和改善選擇性太陽能熱吸收涂層的附著性和/或抗腐蝕性的薄膜涂層。
[0014]進(jìn)一步的，所述薄膜涂層為金屬涂層、金屬氧化物涂層、金屬氮化物涂層或者金屬氮氧化物涂層。
[0015]進(jìn)一步的，所述高反射基底層為采用大面積電子束蒸發(fā)鍍膜工藝制得的鋁鍍層、銅鍍層或者銀鍍層。
[0016]進(jìn)一步的，所述高反射基底層的厚度為50nm?lOOOnm。
[0017]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果在于:
[0018]1、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)巧妙、實(shí)用性強(qiáng)，通過使用透明導(dǎo)電薄膜(TCO)來作為選擇性太陽能熱吸收涂層亞層結(jié)構(gòu)中的減反層，在選擇性太陽能熱吸收涂層的亞層結(jié)構(gòu)中使用TCO涂層作為減反層能夠使減反層具有較好的性能，而且對于大面積選擇性太陽能熱吸收涂層制備的生產(chǎn)能力來說也是相當(dāng)高的。
[0019]2、在本實(shí)用新型中，通過使用一種大面積電子束蒸發(fā)鍍膜工藝來制備選擇性太陽能熱吸收涂層的紅外高反射基底層，可以增厚紅外高反射基底層的厚度，而這些較厚的涂層能夠輕易地使選擇性太陽能熱吸收涂層擁有更低的紅外發(fā)射比。在擁有更低紅外發(fā)射比的同時(shí)，選擇性太陽能熱吸收涂層受基材條件的影響也更小。同時(shí)，可以在擁有相對較高的生產(chǎn)能力的情況下，實(shí)現(xiàn)對選擇性太陽能熱吸收涂層的紅外高反射基底層質(zhì)量的改善，進(jìn)而能夠幫助改善并提高平板太陽能集熱器的使用性能。
[0020]3、在本實(shí)用新型中，通過在電子束蒸發(fā)鍍制的較厚的高反射基底層之下再鍍上一層較薄的薄膜可以提高和改善選擇性太陽能熱吸收涂層的附著性和/或抗腐蝕性。鍍制這種較薄的能夠提高和改善膜系附著性和/或抗腐蝕性的涂層的方法可以是DC或AC磁控濺射工藝。這種薄膜涂層的成分可以是一種金屬M(fèi)e或一種金屬氧化物MeOx或一種金屬氮化物MeNy或一種金屬氮氧化物MeOxNy。在電子束蒸發(fā)鍍制的較厚的高反射基底層之下再鍍上一層較薄的可以提高和改善膜系附著性和/或抗腐蝕性的薄膜，這樣就形成了一種具有紅外高反射特性的選擇性太陽能熱吸收涂層膜系。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型中所述選擇性太陽能熱吸收涂層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例四的中間亞層結(jié)構(gòu)AZ0/Si02減反層和單層Si02減反層選擇性太陽能熱吸收涂層膜系反射率光譜的對比示意圖。
[0023]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例五的中間亞層結(jié)構(gòu)AZ0/Si02減反層和單層Si02減反層選擇性太陽能熱吸收涂層膜系反射率光譜的對比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]參照圖1?；赥CO薄膜材料的太陽能選擇性吸收涂層，包括一具有低紅外發(fā)射率的高反射基底層4、一覆蓋于該高反射基底層4上的主吸收性涂層3以及堆疊于該主吸收性涂層3的減反層，所述減反層包括一作為次減反層的TCO透明導(dǎo)電氧化物涂層2以及一作為主減反層的Si02 (S1x)氧化物涂層1，所述Si02 (S1x)氧化物涂層I覆蓋于所述TCO透明導(dǎo)電氧化物涂層2。
[0025]進(jìn)一步的，該選擇性太陽能熱吸收涂層被鍍制于金屬帶基材5上。
[0026]進(jìn)一步的，所述金屬帶基材5為鋁帶、不銹鋼帶或銅帶。
[0027]基于TCO薄膜材料的太陽能選擇性吸收涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0028]步驟1、使用電子束蒸發(fā)或者AC磁控濺射工藝，以鋁帶、不銹鋼帶或銅帶為金屬帶基材5，在該金屬帶基材5上鍍上一層具有低紅外發(fā)射率的高反射基底層4。
[0029]步驟2、使用電子束蒸發(fā)或者AC磁控濺射工藝，在步驟I獲得的高反射基底層4上鍍上一到多個(gè)涂層來建立選擇性太陽能熱吸收涂層膜系的主吸收性涂層3。
[0030]步驟3、通過使用DC磁控濺射工藝，以Zn0:A1203 (AZO)、Zn0:Ga203 (GZO)或In203: Sn02 (ITO)作為所述復(fù)合TCO靶材，在步驟2獲得的主吸收性涂層3上鍍上一 TCO透明導(dǎo)電氧化物涂層2。
[0031 ] 步驟4、通過使用電子束蒸發(fā)或者AC磁控濺射工藝，在步驟3獲得的TCO透明導(dǎo)電氧化物涂層2上鍍上一 Si02 (S1x)氧化物涂層I。
[0032]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)巧妙、實(shí)用性強(qiáng)，通過使用透明導(dǎo)電薄膜(TCO)來作為選擇性太陽能熱吸收涂層亞層結(jié)構(gòu)中的減反層，在選擇性太陽能熱吸收涂層的亞層結(jié)構(gòu)中使用TCO涂層作為減反層能夠使減反層具有較好的性能，而且對于大面積選擇性太陽能熱吸收涂層制備的生產(chǎn)能力來說也是相當(dāng)高的。
[0033]以下提供幾個(gè)本實(shí)用新型中上述減反層的優(yōu)選實(shí)施例
[0034]實(shí)施例一
[0035]一種基于TCO