[0001] 本发明涉及一种太阳能选择性吸收涂层， 它用于太阳能集热器。

背景技术

[0002] 膜层结构不同， 导致吸收太阳光线的原理不同。 渐变膜， 为多层膜， 其吸收层 一般是 9层， 它对太阳光线是逐层吸收的， 而且其吸收光线的性能逐渐变高。 由 于这种渐变结构， 发射比随温度上升不断加大。 而且吸收层中的铝离子在高温 状态下， 活泼性大大增强， 并发生漂移。 这样膜层的内部结构发生错乱， 导致 膜层幵始老化。 铝存在高温下的扩散， 使其反射性能受到一定影响。 长期处于 这种高温状态下， 膜层就会脱落， 从而影响了真空集热管的集热效率和寿命。 技术问题

[0003] 在环境温度较低吋， 膜层的热损大， 集热效率下降， 影响正常使用； 尤其在空 晒超过 270°C吋， 膜层幵始老化、 脱落， 吸收率快速降低， 寿命大大缩短。 问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 为了解决以上问题， 在金属反射膜上磁控溅射蒸镀化学性能更加稳 定的陶瓷扩 散阻挡膜层， 则可实现金属反射膜与选择性吸收膜之间的隔 离， 防止金属粒子 的扩散， 同吋， 陶瓷扩散阻挡膜层透光， 折射率较大， 有的陶瓷扩散阻挡膜层 有一定的消光系数， 可以实现对铝反射膜反射层发射的红外线实现 有效的反射 ， 进一步降低了吸热膜层的发射率,。 因为陶瓷扩散阻挡膜层的成分构成与减反 射膜相近， 所以使的在制造真空集热管原工装设备不变的 情况下， 仅改变工艺 路线便可实现膜层在高温下更加稳定， 耐热性能提高， 发射率更低的要求。

[0005] 本发明是这样实现的： 一种单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层， 其太阳能 选择性吸收涂层以沉积在衬底上的铝反射膜作 为底层， 以沉积在铝反射膜上的 铝元素陶瓷为扩散阻挡膜层， 以沉积在铝元素陶瓷扩散阻挡膜层上的铝元素 金 属陶瓷复合成分为太阳能选择性吸收材料膜层 ， 以沉积在铝元素金属陶瓷复合 成分太阳能选择性吸收材料膜层上的铝元素陶 瓷减反射膜作为表层， 太阳能选 择性吸收涂层通过单铝靶磁控溅射真空镀膜机 结合反应气体和工作气体实现镀 膜。

[0006] 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层， 其衬底为玻璃管， 在单铝靶磁控溅射 真空镀膜机内纯氩气中非反应磁控溅射蒸镀铝 反射膜在玻璃管上， 之后注入氧 气， 氧气与磁控溅射的铝原子反应， 在铝反射膜上生成 A1 ₂ 0 ₃ 陶瓷薄膜， 作为扩 散阻挡膜层， 之后注入氩气与氮气 （或一氧化碳） 混合气体， 铝原子数对氮 （ 或碳、 氧） 的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚度增加， 之后随着氮气 （或 一氧化碳） 的流量逐渐增加， 氮 （或碳、 氧） 对铝原子数的比值亦增加， 相应 沉积的吸收材料厚度增加， 形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸 收材 料膜层， 吸收材料膜层的成分是渐变的， 吸收材料铝 _氧_氮 （或铝 _碳_氧 —氮) ， 最后注入氩气与四氟化碳混合气体， 形成在铝元素金属陶瓷复合成分 太阳能选择性吸收材料膜层表面上， 生成铝 _氮_氟 （或铝 _氧_氟） 减反射 膜作为表层。

[0007] 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层， 其衬底为玻璃管， 在单铝靶磁控溅射 真空镀膜机内纯氩气中非反应磁控溅射蒸镀铝 反射膜在玻璃管上， 之后注入氮 气， 氮气与磁控溅射的铝原子反应， 在铝反射膜上生成 A1N陶瓷薄膜， 作为扩散 阻挡膜层， 之后注入的氩气与氮气 （或一氧化碳） 混合气体中氮气的份额减少 ， 铝原子数对氮 （或碳、 氧） 的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚度增加， 之后注入的氩气与氮气 （或一氧化碳） 混合气体中的氮气份额增加， 氮 （或碳 、 氧） 对铝原子数的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚度增加， 形成铝元素 金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层 ， 吸收材料膜层的成分是渐变的 ， 吸收材料铝 _氮 （或铝 _碳_氮） 最后注入氩气与四氟化碳混合气体， 形成 在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收 材料膜层表面上， 生成铝 _氮_ 氟减反射膜作为表层。

[0008] 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层， 其衬底为玻璃管， 在单铝靶磁控溅射 真空镀膜机内纯氩气中非反应磁控溅射蒸镀铝 反射膜在玻璃管上， 之后注入氧 气， 氧气与磁控溅射的铝原子反应， 在铝反射膜上生成 A1 ₂ 0 ₃ 陶瓷薄膜， 作为扩 散阻挡膜层， 之后注入氩气与氮气 （或一氧化碳） 混合气体， 铝原子数对氮 （ 或碳、 氧） 的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚度增加， 随着氮气 （或一氧 化碳） 的流量逐渐增加， 氮 （或碳、 氧） 对铝原子数的比值亦增加， 相应沉积 的吸收材料厚度增加， 形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸 收材料膜 层， 吸收材料膜层的成分是渐变的， 吸收材料铝 _氧_氮 （或铝 _碳_氧_氮 ) ， 最后注入氩气与氧气混合气体， 氧气与磁控溅射的铝原子反应， 形成在铝 元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料 膜层表面上， 生成 A1 ₂ 0 ₃ 陶瓷减反 射膜表层。

[0009] 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层， 其衬底为玻璃管， 在单铝靶磁控溅射 真空镀膜机内纯氩气中非反应磁控溅射蒸镀铝 反射膜在玻璃管上， 之后注入氮 气， 氮气与磁控溅射的铝原子反应， 在铝反射膜上生成 A1N陶瓷薄膜， 作为扩散 阻挡膜层， 之后注入的氩气与氮气 （或一氧化碳） 混合气体中氮气的份额减少 ， 铝原子数对氮 （或碳、 氧） 的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚度增加， 之后注入的氩气与氮气 （或一氧化碳） 混合气体中的氮气份额增加， 氮 （或碳 、 氧） 对铝原子数的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚度增加， 形成铝元素 金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层 ， 吸收材料膜层的成分是渐变的 ， 吸收材料铝一氮 （或铝 _碳_氮） ， 最后注入氩气与氮气混合气体， 氮气与 磁控溅射的铝原子反应， 在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收 材料膜 层表面上， 生成 A1N陶瓷薄膜减反射膜表层。

[0010] 这种选择性吸收涂层的太阳吸收率明显地高于 ， 并克服了上面提到的涂层及其 生产中的问题。

发明的有益效果

有益效果

[0011] 本发明的有益效果是： 膜层具有高的吸收率， 热稳定性好， 因而集热性能优良

， 且具有实施简便的优点。 表面挥发与放气少于金属 _碳化物吸收材料。 因此 在制造集热管吋， 烘烤温度可调节到 400_500°C， 这将减少生产吋间周期与生产 能耗。

对附图的简要说明 附图说明

[0012] 下面结合附图对本发明进一步说明。

[0013] 图 1是常规铝一氮一铝渐变膜层结构示意图；

[0014] 图 2是常规铝 _氮_铝渐变膜层中铝元素单质成分含量分布图� ��

[0015] 图 3是本发明带有扩散隔离膜的铝 _氮_铝渐变膜层结构示意图；

[0016] 图 4是本发明带有扩散隔离膜的铝 _氮_铝渐变膜层中铝元素单质成分含量分 布图；

[0017] 图中： 1玻璃管壁、 2反射膜、 3吸收膜、 4减反射膜、 5扩散隔离膜

[0018] 如图 3所示： 一种单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层， 其太阳能选择性吸 收涂层以沉积在衬底上的铝反射膜为底层， 以沉积在铝反射膜上的铝元素陶瓷 为扩散阻挡膜层， 以沉积在铝元素陶瓷扩散阻挡膜层上的铝元素 金属陶瓷复合 成分为太阳能选择性吸收材料膜层， 以沉积在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能 选择性吸收材料膜层上的铝元素陶瓷减反射膜 作为表层， 太阳能选择性吸收涂 层通过单铝靶磁控溅射真空镀膜机结合反应气 体和工作气体实现镀膜。

[0019] 如图 4所示： 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层， 其中结构之一为： 衬底 为玻璃管， 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反 射膜在玻璃管上， 底层蒸镀的铝反射膜厚度不小于 100nm， 之后注入氧气， 氧气 与磁控溅射的铝原子反应， 在铝反射膜上生成 A1 ₂ 0 ₃ 陶瓷薄膜， 作为扩散阻挡膜 层， 三氧化二铝厚度为 20nm-80nm之间， 之后注入氩气与氮气 （或一氧化碳） 混 合气体， 铝原子数对氮 （或碳、 氧） 的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚度 增加， 之后随着氮气 （或一氧化碳） 的流量逐渐增加， 氮 （或碳、 氧） 对铝原 子数的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚度增加， 形成铝元素金属陶瓷复合 成分太阳能选择性吸收材料膜层， 吸收材料膜层的成分是渐变的， 吸收材料铝 一氧一氮 （或铝一碳一氧一氮） 厚度在 100nm-.260nm， 最后注入氩气与四氟化 碳混合气体， 形成在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性 吸收材料膜层表面 上， 生成铝 _氮_氟 （或铝 _氧_氟） 减反射膜作为表层， 减反射膜表层的厚 度为 30-90nm。

[0020] 如图 4所示： 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层， 第二种结构为： 衬底为 玻璃管， 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反射 膜在玻璃管上， 底层蒸镀的铝反射膜厚度不小于 100nm， 之后注入氮气， 氮气与 磁控溅射的铝原子反应， 在铝反射膜上生成 A1N陶瓷薄膜， 作为扩散阻挡膜层， 氮化铝厚度为 20nm -80nm之间， 之后注入的氩气与氮气 （或一氧化碳） 混合气 体中氮气的份额减少， 铝原子数对氮 （或碳、 氧） 的比值亦增加， 相应沉积的 吸收材料厚度增加， 之后注入的氩气与氮气 （或一氧化碳） 混合气体中的氮气 份额增加， 氮 （或碳、 氧） 对铝原子数的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚 度增加， 形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸 收材料膜层， 吸收材料 膜层的成分是渐变的， 吸收材料铝一氮 （或铝一碳一氮） 厚度在 100nm-.260nm ， 最后注入氩气与四氟化碳混合气体， 形成在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能 选择性吸收材料膜层表面上， 生成铝 _氮_氟减反射膜作为表层， 减反射膜表 层的厚度为 30-90nm。

[0021] 如图 4所示： 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层， 第三种结构为： 衬底为 玻璃管， 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反射 膜在玻璃管上， 底层蒸镀的铝反射膜厚度不小于 100nm， 之后注入氧气， 氧气与 磁控溅射的铝原子反应， 在铝反射膜上生成 A1 ₂ 0 ₃ 陶瓷薄膜， 作为扩散阻挡膜层 ， 三氧化二铝厚度为 20nm -80nm之间， 之后注入氩气与氮气 （或一氧化碳） 混 合气体， 铝原子数对氮 （或碳、 氧） 的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚度 增加， 随着氮气 （或一氧化碳） 的流量逐渐增加， 氮 （或碳、 氧） 对铝原子数 的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚度增加， 形成铝元素金属陶瓷复合成分 太阳能选择性吸收材料膜层， 吸收材料膜层的成分是渐变的， 吸收材料铝 _氧 一氮 （或铝一碳一氧一氮） 厚度在 100nm-.260nm， 最后注入氩气与氧气混合气 体， 氧气与磁控溅射的铝原子反应， 形成在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选 择性吸收材料膜层表面上， 生成 A1 ₂ 0 ₃ 陶瓷减反射膜表层， 减反射膜表层的厚度 为 30-90nm。

[0022] 如图 4所示： 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层， 第四种结构为： 衬底为 玻璃管， 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反射 膜在玻璃管上， 底层蒸镀的铝反射膜厚度不小于 100nm， 之后注入氮气， 氮气与 磁控溅射的铝原子反应， 在铝反射膜上生成 A1N陶瓷薄膜， 作为扩散阻挡膜层， 氮化铝厚度为 20nm -80nm之间， 之后注入的氩气与氮气 （或一氧化碳） 混合气 体中氮气的份额减少， 铝原子数对氮 （或碳、 氧） 的比值亦增加， 相应沉积的 吸收材料厚度增加， 之后注入的氩气与氮气 （或一氧化碳） 混合气体中的氮气 份额增加， 氮 （或碳、 氧） 对铝原子数的比值亦增加， 相应沉积的吸收材料厚 度增加， 形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸 收材料膜层， 吸收材料 膜层的成分是渐变的， 吸收材料铝一氮 （或铝一碳一氮） 厚度在 100nm-.260nm ， 最后注入氩气与氮气混合气体， 氮气与磁控溅射的铝原子反应， 在铝元素金 属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层表 面上， 生成 A1N陶瓷薄膜减反射膜 表层， 减反射膜表层的厚度为 30-90nm。