Al-AlN选择性吸收涂层性能分析及光学模拟.pdf

SoLARENERGY 生： 羔兰二___n=二』u_=__、____二二． 羔________二羔：．．．羔兰、________=_曼蔓．兰二羔型二三兰：_三___∑∑二兰蔓_____羔：：兰：』 AI-AIN选择性吸收涂层 性能分析及光学模拟 常州博士新能源科技有限公司 ■杨沐晖夏建业 常州龙腾太阳能热电设备有限公司 ■郭廷伟黄健 摘 要：研究了双层A1一A1N吸收层加减反射层结构膜系，并对这种结构膜系涂层性能进行分析和模拟， 在模拟得到单层A1-A1N层的膜厚和填充因子基础上，工艺优化制备得到的A1-A1N选择性吸收 涂层吸收率达到0．942，IOOE发射率为0．044，聚光比为1条件下，光热转换效率为0．89。 关键词：A1-A1N；选择性吸收涂层；填充因子；吸收事；发射率 一引言 到膜厚及填充因子。实验以模拟的数据为标准，通 太阳能选择性吸收涂层是一种高效吸收太阳 过多次优化实验，得到高吸收率和低发射率的Al— 能热辐射的薄膜材料，属于太阳能热利用技术。目 A1N选择性吸收涂层。 前，国内用于太阳能热水器上的选择性吸收材料 很多，有A1一A1N、SS—A1N等复合材料。A1．AIN选 二实验方法 择性吸收涂层是目前应用最为广泛的吸热材料之 本实验采用衡阳SCS一850型镀膜机。膜层结 一。这种传统渐变结构膜系的选择性吸收涂层吸 收率良好，但发射率也较高…。章其初等人嘲提出 双金属一介质选择性吸收膜系结构，这种涂层由 同金属填充因子(体积分数)的金属一陶瓷复合层 金属层、两层金属一介质吸收层和减反射层构成。 A1N为减反射层。所用Al圆柱靶材采用直流电源 使用的金属材料主要有Au、Ag、Cu、A1、Ni等，溅射沉积。基底分别是不锈钢和玻璃。其中不锈钢 用以提高膜层的红外光谱反射率，降低膜层发射 样品镀上选择性吸收涂层，用来分析材料的光学 率；电介质一金属吸收层由金属含量不同的高、低 性能(吸收率和发射率)。玻璃样品上沉积不同N， 金属填充因子金属一介质层组成；减反射层有 流量的A1一A1N单层膜，用来分析金属一陶瓷复合 A1N、A1203、Si02等。 材料的填充因子．厂和膜厚d。镀膜前，样品均经过 本文采用双金属一介质选择性吸收膜系结构， 超声波清洗、烘干。实际镀膜工艺参数如表1所示。 研究了A1一A1N选择性吸收涂层材料的光热性能。 玻璃样品采用美国Veeco表面轮廓仪测量膜 选择性吸收涂层金属一介质层是主要的吸热层， 厚，不锈钢镀膜样品采用德国吸收率、发射率测试 对A1一A1N单层膜的反射率光谱进行模拟分析，得仪测量涂层的吸收率和发射率。 SOLARENERGY17／2012 ——————≤尹———————一—— 万方数据 SOLARENERGY 圜■豳——_，i。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。，。÷。。。。，}。；。。。。。?。。。。。；；。。：：。。。i。i。。。。。。。!。：。。。。。。；；。i+。。。，。。；。。 表1直流磁控溅射沉积工艺 时黑体在不同波长下的辐射密度[6]。 计算出材料的吸收率和发射率后，就可得到 Al靶材尺寸／mm 2150×70 材料的光热转换效率77E71，表达式为： 本底真空度 9×10。3 r／=∞等 (4) Ar／N2气流量／sccm 10nQ