NiO_Al_2O_3太阳能选择性吸收薄膜的制备与性能研究_万倩
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多晶硅太阳电池制备中氧化铝薄膜的疏水性研究
多晶硅太阳电池制备中氧化铝薄膜的疏水性研究
随着能源需求不断增加和对环境保护的要求越来越高，太阳能作为一
种清洁、可再生的能源获取方式越来越受到关注。
多晶硅太阳电池是目前
应用最广泛的太阳能电池类型之一，其制备过程中重要的一步是在硅片表
面沉积一层氧化铝薄膜，这种薄膜能够提高太阳能电池的性能。
目前，氧化铝薄膜的疏水性能在多晶硅太阳电池制备中受到广泛关注。
疏水性能可以通过测量薄膜表面接触角来评估，接触角越大，薄膜越疏水。
一个理想的太阳能电池应该具有良好的疏水性能，这样可以减少表面污染
物的附着，提高太阳能的利用效率。
研究人员通过改变沉积氧化铝薄膜的工艺参数和添加不同的添加剂来
调控氧化铝薄膜的疏水性能。
研究表明，添加一些有机试剂，如正辛醇和
正庚醇，可以增强氧化铝薄膜的疏水性能。
这是因为有机试剂中的烷基链
能够与氧化铝表面形成一层疏水层，阻止水分子进入薄膜表面。
此外，研究人员还发现，在氧化铝薄膜制备过程中，控制氧化铝晶粒
的生长和排列方式也可以影响薄膜的疏水性能。
例如，采用特殊的沉积工艺，可以在薄膜表面形成微米级别的纳米颗粒，增加表面的粗糙度，从而
提高疏水性能。
此外，通过调节氧化铝薄膜的晶粒尺寸和排列方式，也可
以实现在不同界面的均一性，减少界面能量，提高太阳能电池的转换效率。
总的来说，研究氧化铝薄膜的疏水性是多晶硅太阳电池制备过程中的
重要研究方向之一、通过改变沉积工艺和添加剂，可以调控氧化铝薄膜的
疏水性能，进而提高太阳能电池的性能。
然而，目前对于氧化铝薄膜疏水
性的研究还比较有限，需进一步深入研究。
用于太阳能选择性表面覆盖层的太阳能吸收材料[发明专利]
![用于太阳能选择性表面覆盖层的太阳能吸收材料[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/dab9423b84254b35effd34a4.png)
专利名称：用于太阳能选择性表面覆盖层的太阳能吸收材料专利类型：发明专利
发明人：尹永白,杭凌霞,戴维·米尔斯
申请号：CN200680012667.7
申请日：20060303
公开号：CN101160495A
公开日：
20080409
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种用于太阳能辐射的吸收器的太阳能选择性表面的太阳能吸收材料。
该太阳能吸收材料包括分散的金属材料和吸收边界，通过该吸收边界可吸收太阳能辐射。
此外，该太阳能吸收材料包括第一区域和第二区域。
第一区域比第二区域更靠近吸收边界，且第一区域的分散的金属材料的平均体积分数大于第二区域的分散的金属材料的平均金属体积分数。
申请人：悉尼大学
地址：澳大利亚新南威尔士
国籍：AU
代理机构：北京市柳沈律师事务所
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TiAlN_SiO_2太阳能选择性吸收薄膜的制备与研究
ＴｉＡｌＮ／ＳｉＯ２太阳能选择性吸收薄膜的制备与研究＊余 超，冒守栋，汪少杰，谢婷婷，孙可卿，宋振纶（中国科学院宁波材料技术与工程研究所，宁波３１５２０１）摘要 采用直流磁控溅射法在铜基底上制备了ＴｉＡｌＮ／ＳｉＯ２选择性吸收薄膜。
通过调整制备过程中的工艺参数，得到优化后的组合薄膜（铜基底），其吸收率可达０．９２、发射率为０．０６。
在此组合膜系中，ＴｉＡｌＮ为吸收层，ＳｉＯ２为减反层。
对基底为铜片的样品在５５０℃退火２ｈ，其性质保持稳定，表明ＴｉＡｌＮ／ＳｉＯ２组合薄膜在高温太阳能选择性吸收领域具有一定的应用前景。
关键词 选择性吸收薄膜 吸收率 发射率 热稳定性中图分类号：ＴＢ３３２ 文献标识码：ＡＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＴｉＡｌＮ／ＳｉＯ２Ｓｏｌａｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ＦｉｌｍＹＵ Ｃｈａｏ，ＭＡＯ Ｓｈｏｕｄｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｓｈａｏｊｉｅ，ＸＩＥ Ｔｉｎｇｔｉｎｇ，ＳＵＮ Ｋｅｑｉｎｇ，ＳＯＮＧ Ｚｈｅｎｌｕｎ（Ｎｉｎｇｂｏ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎｉｎｇｂｏ ３１５２０１）Ａｂｓｔｒａｃｔ ＴｉＡｌＮ／ＳｉＯ２ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｆｉｌｍ ｗａｓ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ ｃｏｐｐｅｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｕｓｉｎｇ ａ ＤＣ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｒｅａｃ－ｔｉｖｅ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔａｎｃｅ ｏｆ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔａｎｄｅｍ ａｂｓｏｒｂｅｒ ｉｓ ０．９２ａｎｄ ｔｈｅ ｅｍｉｔｔａｎｃｅ ｉｓ ０．０６．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｔａｎ－ｄｅｍ ａｂｓｏｒｂｅｒ ＴｉＡｌＮ ｉｓ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｌａｙｅｒ ａｎｄ ＳｉＯ２ａｃｔｓ ａｓ ａｎ ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｃｏｐｐｅｒ－ｍａｔｒｉｘ ｔａｎｄｅｍ ａｂｓｏｒｂｅｒｗｅｒｅ ａｎｎｅａｌｅｄ（ｉｎ ａｉｒ）ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ２ｈ，ａｎｄ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ｇｏｏｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｕｐ ｔｏ ５５０℃．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ＴｉＡｌＮ／ＳｉＯ２ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｂｓｏｒｂｅｒ ｉｎ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｏｌａｒ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｆｉｌｍ，ａｂｓｏｒｐｔａｎｃｅ，ｅｍｉｔｔａｎｃｅ，ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ＊国家科技支撑计划（２０１２ＢＡＥ０２Ｂ０１）；宁波市自然基金（２００９Ａ６１０００８）；宁波市科技创新团队先进涂层与薄膜材料（２０１１Ｂ８１００１） 余超：男，１９８７年生，硕士，从事太阳能选择性吸收涂层的研究 Ｔｅｌ：０５７４－８６６９７３０６ Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｏｙｚｏｎｅ６２７＠１２６．ｃｏｍ 太阳辐射能主要集中在可见光和近红外波长范围内（０．３～２．５μｍ）。
《旋涂法制备CICS薄膜太阳能电池光吸收层》范文
《旋涂法制备CICS薄膜太阳能电池光吸收层》篇一一、引言随着科技的进步和人类对可再生能源的迫切需求，薄膜太阳能电池的研究与发展已成为科研领域的热点。
其中，CICS（一种高效的光电材料）薄膜太阳能电池以其高效的光电转换效率和低成本的生产工艺受到广泛关注。
本文将重点探讨旋涂法制备CICS 薄膜太阳能电池光吸收层的过程及其对提高电池性能的影响。
二、旋涂法制备CICS薄膜的原理旋涂法是一种常用的制备薄膜的方法，其原理是利用离心力将溶液均匀地涂布在基底上，形成均匀的薄膜。
在制备CICS薄膜太阳能电池光吸收层时，首先将CICS溶液滴在基底上，然后通过高速旋转基底，使溶液在离心力作用下均匀地分布在基底上，形成均匀的薄膜。
三、旋涂法制备CICS薄膜的步骤1. 准备基底：选择合适的基底，如玻璃、塑料等，并进行清洗和预处理。
2. 配置溶液：根据需要，将CICS材料溶解在适当的溶剂中，形成均匀的溶液。
3. 旋涂：将溶液滴在基底上，然后以一定的速度旋转基底，使溶液在离心力作用下均匀地分布在基底上。
4. 干燥：将涂有溶液的基底进行干燥处理，使溶剂挥发，形成均匀的CICS薄膜。
5. 后续处理：根据需要，对CICS薄膜进行热处理、掺杂等后续处理，以提高其性能。
四、旋涂法制备CICS薄膜太阳能电池光吸收层的优势1. 制备工艺简单：旋涂法操作简便，设备成本低，适合大规模生产。
2. 薄膜均匀性好：通过控制旋涂过程中的参数，可以制备出均匀性好的CICS薄膜。
3. 薄膜厚度可控：通过调整旋涂时间和转速等参数，可以控制CICS薄膜的厚度。
4. 适用于大面积制备：旋涂法可以制备大面积的CICS薄膜，满足太阳能电池的需求。
五、实验结果与讨论通过旋涂法制备的CICS薄膜太阳能电池光吸收层具有优异的光电性能。
实验结果表明，旋涂法制备的CICS薄膜具有较高的光吸收系数和较低的电阻率，有利于提高太阳能电池的光电转换效率。
此外，通过优化旋涂过程中的参数，可以进一步提高CICS薄膜的均匀性和致密性，从而提高太阳能电池的性能。
太阳能选择性涂层的研制
n1 d1 =λ/ [4 (2 l - 1) ] , ( l = 0 ,1 ,2 , …)
n1 =ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
k22 + n2 ( n2 - 1) n2 - 1
(2)
很难找到满足式 (2) 的涂层材料和基底材料 ,因
而采用单层膜不可能使表面反射比降至为 0 。为了
尽可能使在 λ≤λc 范围内表面反射比降至最小 ,最
太阳能选择性吸收涂层要求对太阳辐射的吸收 保持很高的情况下 ,涂层自身的热辐射应尽可能低 , 这样对提高太阳能集热器的热效率起着极为重要的 作用 。
本文介绍采用铝氧化电解着色的电化学工艺制 备 Sn/ Al2O3 膜中构成的复合涂层 。研究这种复合 涂层的选择性吸收机制 ,建立涂层成分 、结构 、表面 形貌和光学性质之间的关系对选择性吸收涂层的研 制和改进有着很重要的意义 。
图 6 所示的是在太阳辐射的主要波段范围内涂 层的光谱反射比测试结果 。
利用 AGA2780 型红外热像仪 ,采用对比测量法 对涂层的法向发射率εn 进行测量时[4] ,发现随着主 盐量的升高 ,发射率也升高了 。而对太阳能选择性 吸收膜 ,要求在大于 215μm 的波段范围 ,涂层的发 射率要尽可能低 。但主盐量过低又将影响吸收比 。
用 Ni2Sn 混合盐溶液 ,30 g/ L 的 H3BO3 ,4 mL/ L 的浓硫酸和若干添加剂于室温下采用交流电进行电 解着色 。交流电解着色比直流电解着色容易控制电 压 ,且表面色泽均匀 。最后将着色好的铝工件洗净 , 在去离子水中煮沸 10～15 min 进行封闭处理 。这 样 ,使得氧化膜膨胀而相互挤压 ,从而使色素固着力 加强 ,延长存放和使用期限 。
Keywords Solar energy ,Selective absorbing ,Coating
n1 =ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
k22 + n2 ( n2 - 1) n2 - 1
(2)
很难找到满足式 (2) 的涂层材料和基底材料 ,因
而采用单层膜不可能使表面反射比降至为 0 。为了
尽可能使在 λ≤λc 范围内表面反射比降至最小 ,最
太阳能选择性吸收涂层要求对太阳辐射的吸收 保持很高的情况下 ,涂层自身的热辐射应尽可能低 , 这样对提高太阳能集热器的热效率起着极为重要的 作用 。
本文介绍采用铝氧化电解着色的电化学工艺制 备 Sn/ Al2O3 膜中构成的复合涂层 。研究这种复合 涂层的选择性吸收机制 ,建立涂层成分 、结构 、表面 形貌和光学性质之间的关系对选择性吸收涂层的研 制和改进有着很重要的意义 。
图 6 所示的是在太阳辐射的主要波段范围内涂 层的光谱反射比测试结果 。
利用 AGA2780 型红外热像仪 ,采用对比测量法 对涂层的法向发射率εn 进行测量时[4] ,发现随着主 盐量的升高 ,发射率也升高了 。而对太阳能选择性 吸收膜 ,要求在大于 215μm 的波段范围 ,涂层的发 射率要尽可能低 。但主盐量过低又将影响吸收比 。
用 Ni2Sn 混合盐溶液 ,30 g/ L 的 H3BO3 ,4 mL/ L 的浓硫酸和若干添加剂于室温下采用交流电进行电 解着色 。交流电解着色比直流电解着色容易控制电 压 ,且表面色泽均匀 。最后将着色好的铝工件洗净 , 在去离子水中煮沸 10～15 min 进行封闭处理 。这 样 ,使得氧化膜膨胀而相互挤压 ,从而使色素固着力 加强 ,延长存放和使用期限 。
Keywords Solar energy ,Selective absorbing ,Coating
Ni-Al2O3太阳光热转换吸收薄膜的制备
见 的薄膜制 备 方法有 物理 气 相 沉 积 （ 空 蒸发 、 射镀 膜 和 离 子 镀 ） 电化 学 沉 积法 （ 真 溅 、 电镀 和 阳极 氧 化
法 ） 。电化 学 方法 中使 用 了磷酸 盐 ， 化物 等 有害 物 质 ， 等 氰 环境 污 染严 重 。物 理 气相 沉 积方 法 虽然没 有 环境 污染 ， 需 要 昂贵 的设备 以实 现 高真 空 度 ， 但 增加 了薄 膜制 备 成 本 。溶 胶 ． 胶 法是 一 种 湿 化 学 软模 凝
板制备技术 ， 广泛应用于制备金属陶瓷复合材料 ， 制备过程简单 ， 设备要求低。 ｏｔ ｍ等 。 Ｂ ｓｏ ｒ 。 已采用溶
胶 一 胶法 制备 了太 阳光 吸收 效 率 良好 的 Ｎ．１Ｏ 金 属 陶瓷 薄膜 ， 其 使 用 了 甲醇 作 为 制 备 Ｎ（Ⅱ） 凝 ｉ 。 Ａ 但 ｉ 一 Ａ： 合 溶胶 的溶剂 。甲醇 溶剂 极性强 ， 方容 易实 现 ， 毒 性 大 。本 课题 组 ¨ １Ｏ混 配 但 开 发 了 乙醇 为溶 剂 的制 备太 阳光 热转换 吸 收薄膜 的 Ｎ （Ｉ 一１Ｏ 混 合 溶胶 ， 文报 道 金 属 基底 处 理 、 结 温 度 及膜 厚 度 ｉ １）Ａ ， 本 烧 等薄膜 制备 工艺 对 Ｎ—１ 阳光 热太 Ａ Ｏ
１２ ２ Ｎ（Ｉ ．１ ， ．． ｉ Ｉ）Ａ 混合溶胶的制备 参考文献［ １ 方法 ， ４０ 异丙醇铝粉末加人 １０ｍ 无水 Ｏ １］ 将 ．８ｇ ０ Ｌ 乙醇中， ７ 在 Ｏ℃下搅拌 回流 １ ， 加入与异丙醇铝摩尔 比为 １１ ｈ ： 的螯合剂 １３ 及 ５ １ ＬＨ １搅拌 回 ５０ ．８ｍ Ｃ ，
蒋家兴 赵剑曦 廖新焕 姜 蓉
福州 ３ ０ ０ ） ５ １８
（ 福州大学化学化工学院应用化学系 摘 要
法 ） 。电化 学 方法 中使 用 了磷酸 盐 ， 化物 等 有害 物 质 ， 等 氰 环境 污 染严 重 。物 理 气相 沉 积方 法 虽然没 有 环境 污染 ， 需 要 昂贵 的设备 以实 现 高真 空 度 ， 但 增加 了薄 膜制 备 成 本 。溶 胶 ． 胶 法是 一 种 湿 化 学 软模 凝
板制备技术 ， 广泛应用于制备金属陶瓷复合材料 ， 制备过程简单 ， 设备要求低。 ｏｔ ｍ等 。 Ｂ ｓｏ ｒ 。 已采用溶
胶 一 胶法 制备 了太 阳光 吸收 效 率 良好 的 Ｎ．１Ｏ 金 属 陶瓷 薄膜 ， 其 使 用 了 甲醇 作 为 制 备 Ｎ（Ⅱ） 凝 ｉ 。 Ａ 但 ｉ 一 Ａ： 合 溶胶 的溶剂 。甲醇 溶剂 极性强 ， 方容 易实 现 ， 毒 性 大 。本 课题 组 ¨ １Ｏ混 配 但 开 发 了 乙醇 为溶 剂 的制 备太 阳光 热转换 吸 收薄膜 的 Ｎ （Ｉ 一１Ｏ 混 合 溶胶 ， 文报 道 金 属 基底 处 理 、 结 温 度 及膜 厚 度 ｉ １）Ａ ， 本 烧 等薄膜 制备 工艺 对 Ｎ—１ 阳光 热太 Ａ Ｏ
１２ ２ Ｎ（Ｉ ．１ ， ．． ｉ Ｉ）Ａ 混合溶胶的制备 参考文献［ １ 方法 ， ４０ 异丙醇铝粉末加人 １０ｍ 无水 Ｏ １］ 将 ．８ｇ ０ Ｌ 乙醇中， ７ 在 Ｏ℃下搅拌 回流 １ ， 加入与异丙醇铝摩尔 比为 １１ ｈ ： 的螯合剂 １３ 及 ５ １ ＬＨ １搅拌 回 ５０ ．８ｍ Ｃ ，
蒋家兴 赵剑曦 廖新焕 姜 蓉
福州 ３ ０ ０ ） ５ １８
（ 福州大学化学化工学院应用化学系 摘 要
Al-AlN选择性吸收涂层性能分析及光学模拟
Al-AlN选择性吸收涂层性能分析及光学模拟杨沐晖;夏建业;郭廷伟;黄健【摘要】研究了双层Al-AlN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Al-AlN层的膜厚和填充因子基础上,工艺优化制备得到的Al-AlN选择性吸收涂层吸收率达到0.942,100℃发射率为0.044,聚光比为1条件下,光热转换效率为0.89.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2012(000)017【总页数】3页(P37-39)【关键词】Al-AlN;选择性吸收涂层;填充因子;吸收率;发射率【作者】杨沐晖;夏建业;郭廷伟;黄健【作者单位】常州博士新能源科技有限公司;常州博士新能源科技有限公司;常州龙腾太阳能热电设备有限公司;常州龙腾太阳能热电设备有限公司【正文语种】中文一引言太阳能选择性吸收涂层是一种高效吸收太阳能热辐射的薄膜材料，属于太阳能热利用技术。
目前，国内用于太阳能热水器上的选择性吸收材料很多，有Al-AlN、SS-AlN等复合材料。
Al-AlN选择性吸收涂层是目前应用最为广泛的吸热材料之一。
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[1] 。
章其初等人[2] 提出双金属－介质选择性吸收膜系结构，这种涂层由金属层、两层金属－介质吸收层和减反射层构成。
使用的金属材料主要有Au、Ag、Cu、Al、Ni等，用以提高膜层的红外光谱反射率，降低膜层发射率；电介质－金属吸收层由金属含量不同的高、低金属填充因子金属－介质层组成；减反射层有AlN、Al2O3、SiO2等。
本文采用双金属－介质选择性吸收膜系结构，研究了Al-AlN选择性吸收涂层材料的光热性能。
选择性吸收涂层金属－介质层是主要的吸热层，对Al-AlN单层膜的反射率光谱进行模拟分析，得到膜厚及填充因子。
实验以模拟的数据为标准，通过多次优化实验，得到高吸收率和低发射率的Al-AlN选择性吸收涂层。
二实验方法本实验采用衡阳SCS-850型镀膜机。
新帅克太阳能选择性吸收薄膜
下面简要的列举几种比较有代表性的太阳能选择性吸收薄膜。
美国国家可再生能源实验室(NREL)将合适的金属和介质(如：W、Au、Pd、Pt、MnO、Ti02 等)混合，制备出性能优良的多重抗反射金属陶瓷薄膜，并采用理论模拟的方法研制出太阳能选择性吸收薄膜，在400℃时，其吸收率α达到0.959，发射率ε为0.061，该种薄膜可以满足高温蒸汽下稳定工作的要求。
以色列太阳能公司Solel 研制了以Al2O3 为基底、结合减反膜、抗发射薄膜的新型全真空集热管，其薄膜在400℃时，吸收率α达到0.96，发射率ε为0.1，且在高温的热湿空气下性能稳定，为槽式线聚焦太阳能热发电系统提高其高温吸收薄膜的性能、系统集热效率和降低发电成本提供了新途径。
澳大利亚悉尼大学Zhang Q C 和Mi11s D R 等人研制了以AlN 为陶瓷基底的金属陶瓷薄膜。
AlN 原子间以共价键结合，具有高的熔点，良好的化学稳定性和高的导热率，同时其热膨胀系数与硅相近，又具有低介电常数与介电损耗等性能。
因此该薄膜具有良好的热稳定性，其中W- AlN 金属陶瓷薄膜工作温度可达500℃，可满足中高温光热发电需求。
LUZ 公司研究了一种以Mo 和Al2O3 为材料的新型太阳能选择性吸收薄膜。
整个工艺采用7 靶共溅射(3 个Mo 靶和4 个Al2O3 靶)，膜沉积在4 m 长的不锈钢管上，钢管位于真空室中央。
该膜层在350℃时，吸收率α为0.96，发射率ε为0.16。
以该膜制成的集热管已用于太阳能发电系统(SEGS) 中高倍聚焦的真空集热器中。
1984- 1991 年，该公司已在美国南加利福尼亚建立了9 座这种类型的太阳能热发电站，总发电容量为354 MW。
慕尼黑大学Scholkopt 采用电子束蒸发方法在金属条带上连续沉积TiNx，吸收率α为0.95，发射率ε为0.05 (100℃)。
其可在375℃时稳定工作，250℃下的光热转换效率达到50%。
Ni-Mo太阳光谱选择性吸收涂层的制备与性能研究
Ni-Mo太阳光谱选择性吸收涂层的制备与性能研究王辉;程旭东;万倩;马涛;王涛【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2011(40)2【摘要】以自制Ni-Mo团聚型复合粉末为喷涂原料,采用超音速火焰喷涂法制得Ni-Mo太阳光谱选择性吸收涂层,表征了复合粉末和涂层的表面形貌,涂层的组成元素、相组成和光学性能,研究了粉末粒径大小、涂层组分比例和表面处理对涂层选择性吸收性能的影响。
结果表明:当所用复合粉末粒径r≤45μm,粉末中Ni,Mo质量比为7∶3时,制备的涂层选择性吸收性能较好,涂层由Ni,Mo和NiO三相组成,其表面为微不平漫射表面;将该涂层研磨处理至其表面粗糙度Ra为2.156μm时,涂层选择性吸收性能较佳,吸收率α为0.84,发射率ε为0.16;再在表面加镀减反层后,α增加至0.92,大幅提高了太阳光利用率。
【总页数】6页(P21-25)【关键词】超音速火焰喷涂;太阳能;选择性吸收;Ni-Mo涂层【作者】王辉;程旭东;万倩;马涛;王涛【作者单位】武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室;武汉理工大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG174.442;TK519【相关文献】1.CrMnCuOx太阳能选择性吸收涂层的制备及其性能研究 [J], 王杰;姚伯龙;王利魁;耿思瑶;程铱令2.CuS/FeCuMnCoOx太阳能选择性吸收涂层的制备与性能研究 [J], 刘嘉成; 姚伯龙; 胡绪灿; 陈昆; 刘竞; 李承东3.基于计算机模拟制备工业级太阳光谱选择性吸收涂层及其耐候性的研究 [J], 马海林;李佩莹;范多旺;夏荣斌;俞天智4.CoCuMnOx太阳能选择性吸收涂层的制备与性能研究 [J], 刘嘉成;胡绪灿;陈昆;姚伯龙;刘竞5.Co-Cr3C2-WC/Al2O3太阳能选择性吸收涂层制备与性能研究 [J], 邵豪;曾鲜;李擎煜;刘富生;刘统治;程旭东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
nio薄膜的近红外透过率 -回复
nio薄膜的近红外透过率-回复基于您提供的主题- "nio薄膜的近红外透过率"，以下是一篇回答该主题的1500-2000字文章。
标题：NIO薄膜的近红外透过率：研究与应用引言：随着科学技术的不断发展，近红外技术在许多领域得到了广泛应用，例如生物医学、环境监测和食品分析等。
在这些应用中，透过率是评价材料性能的重要参数之一。
本文将深入探讨锐钛矿氧化镍（NIO）薄膜的近红外透过率及其相关研究和应用。
第一部分：NIO薄膜的制备方法首先，我们需要了解如何制备NIO薄膜。
目前，常用的制备方法包括溶液法、物理气相沉积法和磁控溅射法等。
其中，溶液法是一种较为常见的方法，它通过将NIO前驱体溶解在适当的溶剂中，再通过旋涂、喷涂或浸涂等方法在基底上形成薄膜。
另外，物理气相沉积法和磁控溅射法适用于大面积、高质量的NIO薄膜的制备，但需要更复杂的设备和条件。
第二部分：NIO薄膜的近红外透过率研究在了解了NIO薄膜的制备方法后，我们来看一下近几年关于NIO薄膜透过率的研究成果。
多项研究表明，NIO薄膜在近红外波段具有良好的透过率。
例如，一项研究报道了采用溶液法制备的NIO薄膜在800-1100纳米波段的透过率超过80。
另外，还有研究发现在不同制备条件下，NIO 薄膜的透过率存在差异。
通过调整制备温度、前驱体浓度和旋涂速度等参数，可以对NIO薄膜的透过率进行优化。
第三部分：NIO薄膜透过率的应用NIO薄膜具有优异的透过率，在各种应用中显示出强大的潜力。
以下是几个典型的应用示例：1. 生物医学领域：近红外透过率良好的NIO薄膜可用于医学成像和光热治疗。
通过将NIO薄膜应用于近红外光源，可以有效地穿透生物组织，并实现对体内病变的可视化和治疗。
2. 环境监测：NIO薄膜透过率适合用于传感器和光学设备，在环境监测中具有广泛应用。
例如，通过将NIO薄膜与特定化学物质结合，可以实现对大气中有害气体的快速检测和浓度测量。
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第40卷 第2期 2011年4月表面技术 Vol .40 No .2 Apr .2011SURFACE TEC HNOL OGY47 NiO -Al 2O 3太阳能选择性吸收薄膜的制备与性能研究万倩1,2,程旭东1,2,王辉1,2,马涛2(1.材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070;2.武汉理工大学,武汉430070) [摘 要] 以异丙醇铝和硝酸镍为前驱体,采用溶胶-凝胶法在不锈钢表面制备了NiO -A l 2O 3太阳能选择性吸收薄膜,表征了薄膜的结构和表面形貌,研究了提拉速度、溶胶中NiO 的含量、热处理温度对薄膜光谱选择性吸收性能的影响,初步探讨了SiO 2减反层对NiO -Al 2O 3薄膜选择性吸收性能的影响。
结果表明:提拉速度为1mm /s ,NiO 质量分数为20%,热处理温度为700℃时,制备的薄膜均匀致密,具有良好的光谱选择性;在该薄膜表面加镀一层SiO 2减反层后,膜系的吸收率达到0.84,发射率增加了0.05,使整个表面的吸收性能得到提高。
[关键词] NiO -Al 2O 3薄膜;溶胶-凝胶;太阳能吸收;选择性吸收[中图分类号]O484.4;TK519 [文献标识码]A [文章编号]1001-3660(2011)02-0047-04Study on Preparation and Properties of NiO -Al 2O 3Solar Selective Absorption FilmsW AN Q ian 1,2,CHENG Xu -dong 1,2,WANG Hui 1,2,MA Tao 2(1.State Key Laboratory of Advanced Technology fo r M aterials Synthesis and Prog ressing ,Wuhan 430070,China ;2.Wuhan Univer sity of Technology ,Wuhan 430070,China )[Abstract ] Spect rally selective solar absorbers was prepared f rom aluminium isopropoxide and nickel nit rate by sol -gel method .T he selectively absorbing films of N iO -A l 2O 3w ere prepared on the surface of stainless steel subst rate .T he st ructure and surf ace topog raphy of the absorbing film were analy zed .The influence of wit hdrawal speed ,NiO content ofsol and thermal t reated t emperature on the selective absorption properties of the abso rbing film were studied .T he influ -ence of anti -reflection coatings fo rmed by silicon dioxide thin films on the selective absorption properties of NiO -A l 2O 3ab -sorbing films was discussed .T he results show t hat when the withdrawal speed is 1mm /s ,NiO content of sol is 20%,and the thermal treated temperature is 700℃,compact and homogeneous films are prepared .They have good selective abso rption properties .A dding an anti -reflection layer on top of t he absorbing layer can enhance the performance of t he abso rber .T he optimum anti -reflection coated sample reaches a solar absorptance of 0.84and the thermal emit tance in -creases by 0.05.[Key wor ds ] NiO -Al 2O 3films ;sol -gel ;solar absorption ;selective absorption[收稿日期]2010-10-08;[修回日期]2010-11-29[基金项目]国家高技术研究发展计划(863计划,2009A A 05Z440)[作者简介]万倩(1986-),女,湖北武汉人,硕士生,主攻太阳能薄膜技术。
随着地球上有限矿物能源的不断耗尽,以及人类对能源的需求不断增长,很早以前人们就开始寻找其它能源来替代矿物能源,从而促进了太阳能、风能、地热能和生物燃料等可再生能源技术的应用。
太阳能是最丰富的环境友好型可再生能源,被转换成各种形式的能量加以利用,其中,光热转换技术被广泛应用于太阳能集热器上,因此研制高热吸收率、低发射率、中高温性能稳定的高效选择性太阳能热吸收涂层成为提高光热转换效率的关键[1-2]。
目前,国内外制备选择性太阳能热吸收涂层的方法主要有电镀、电化学转化、真空蒸发镀膜、磁控溅射和涂料涂覆[3-5]。
前4种方法所制备的涂层都存在一定的缺陷,通常只适用于低温太阳能热的利用;涂料涂覆法制备的选择性吸收涂层,厚度一般都在数微米以上,其红外发射率较高,且耐环境能力较差。
溶胶-凝胶法是一种制备陶瓷薄膜的湿化学方法[6-7],能够获得纳米粒子并将其均匀分散在电介质中,符合太阳能光热转换吸收薄膜的技术需求[8]。
这种方法操作简便,能够较好地控制薄膜成分,对设备要求低,成本低廉,所以容易实现工业化生产,但国内关于用该方法制备太阳能光热转换吸收薄膜的研究较少。
文中采用溶胶-凝胶浸渍提拉法制备了组分含量不同的NiO -万倩等 NiO -Al 2O 3太阳能选择性吸收薄膜的制备与性能研究48 Al 2O 3薄膜,并研究了其太阳光谱选择性吸收性能。
1 实验1.1 薄膜试样的制备所用基体材料为316不锈钢,规格为40mm ×30mm ×1m m 。
先对不锈钢基体表面进行除油清洗,用蒸馏水洗净后,再用一定浓度的腐蚀液对其进行蚀刻,然后用盐酸清洗,以去除基体表面可能存在的氧化膜,并使其活化,最后用蒸馏水进行超声波清洗,放入烘箱中干燥待用。
以异丙醇铝和硝酸镍为原料,将它们缓慢加入到温度为85℃的去离子水中,充分溶解并高速搅拌,密闭回流水解1h ;然后升温至90℃,敞口搅拌1h ,蒸去大部分醇,补充损失的水分后,缓慢加入硝酸,pH 控制在3.0～4.1之间,回流陈化12～18h ,制得稳定透明的溶胶。
将经过预处理的基体放入镀膜溶胶中浸渍40s ,然后缓慢提拉镀膜,再让湿膜在120℃干燥30min ,最后放入马弗炉中缓慢升温至一定温度,保温一段时间后随炉冷却,即得NiO -Al 2O 3薄膜。
1.2 薄膜的结构及性能测试1.2.1 薄膜的结构与形貌分析采用美国热电尼高力公司生产的Nexus 型傅里叶变换红外光谱仪对薄膜粉末进行红外光谱分析;采用JSM -5610LV 型扫描电镜和美国维易科精密仪器有限公司生产的DI Nanoscope IV 型扫描探针显微镜对薄膜的表面形貌进行分析。
1.2.2 薄膜的光谱选择性吸收性能测试采用Lamda 750型UV -Vis -NIR 分光光度计测量薄膜样品在0.3～2.5μm 波段范围内的反射曲线;采用Tensor 27型BRUKE R 红外光谱仪测量薄膜样品在2.5～25μm 波段范围内的反射曲线。
综合以上两者可以得到样品在太阳光谱(0.3～25μm )范围内的反射曲线,并由公式(1)和(2)算出样品的太阳光谱吸收率α(AM 2.0)和常温发射率ε293K 。
吸收率:αs =∫2.50.3[1-ρs (λ)]·E s (λ)d λ∫2.50.3E s (λ)d λ(1)发射率:ε293K=∫252.5[1-ρt(λ)]·E b (293K )(λ)d λ∫252.5E b (293K )(λ)d λ(2)式中:ρ(λ)为单色反射率;E (λ)为太阳的光谱辐射密度。
2 结果与分析2.1 选择性吸收薄膜体系的结构设计太阳辐射近似6000K 的黑体,其辐射的主要波长范围为0.3～2.5μm ;实际物体(表面)在本身温度下发射的辐射主要集中在5～50μm 范围内。
因此,一个表面就有可能获得对0.3～2.5μm 范围的高吸收及对5～50μm 范围的低吸收,这就是选择性吸收表面。
理想的选择性吸收表面对太阳可见光和近红外范围的辐射有完全吸收,即吸收率为1,对太阳的红外辐射完全反射,即吸收率为0,而根据基尔霍夫定律,理想表面的发射率等于0。
选择性吸收表面吸收太阳辐射的同时,自身也对外辐射能量,主要以红外范围的长波辐射为主,为了减少辐射热损失,通常要求吸收表面在红外区有尽可能低的吸收,即低发射。
文中制备的选择性吸收表面的结构如图1所示。
入射光束穿过减反层和吸收层射向亮金属基体,减反层通过相消干涉效应,降低表面的反射,增加吸收;吸收层在太阳可见和近红外波长范围内有高的吸收,红外范围是透明的;亮金属基体则对红外波段有高的反射。
整个表面结构的共同作用使其在可见-近红外波段有高的吸收,在红外波段有高的反射,能达到最佳的选择性吸收效果。
图1 选择性吸收表面的结构Fig .1St ructure o f selective absor ption sur face2.2 热处理温度对薄膜粉末红外光谱透过率的影响实验中将相同的干凝胶(溶胶中NiO 的质量分数为20%)在不同的温度下进行了热处理,得到破碎块状的厚膜,将其研成均匀的细粉末,并对粉末进行红外光谱分析,分析谱图见图2,以确定最佳的成膜热处理温度,使得在该温度下热处理得到的吸收薄膜在红外波段尽可能透明,发射率较低。
根据参考文献[9],图2中3451cm -1左右处是水分子中O —H 基团伸缩振动的吸收峰,1638cm -1左右处是水分子中H —O —H 基团的弯曲振动吸收峰,1376cm -1左右处为硝酸根基团所对应的吸收峰,1100,796,464cm -1左右处为杂质中Si —O —Si 的反对称伸缩振动所引起的吸收峰。