平板集热器用光谱选择性吸收涂层工艺技术

我国目前使用的太阳集热器可大体分为两类：平板型太阳集热器和真空管型太阳集热器：1、平板型太阳集热器平板型太阳集热器一般由吸热板，盖板，保温层和外壳四部分组成。

（1）吸热板（或吸热板芯）吸热板是吸收太阳辐射能量并向集热器工作介质传递热量的部件。

目前国内已大量采用铜材作为吸热板的材料，但也有采用铝合金，钢材，镀锌板和不锈钢的；沿海水质较差的地区，则有使用塑料的。

吸热板的涂层材料对吸收太阳辐射能量起非常重要的作用。

因为太阳辐射的波长主要集中在0.3～2.5的范围内，而吸热板的热辐射则主要集中在2～20的波长范围内，要增强吸热板对太阳辐射的吸收能力，又要减小热损失，降低吸热板的热辐射，就需要采用选择性涂料。

选择性涂料是对太阳短波辐射具有较高吸收率，而对长波热辐射发射率却较低的一种涂料，目前国内外的生产厂大多采用磁控溅射的方法制作选择性涂层，可达到吸收率=0.93～0.95，发射率=0.12～0.04，大大提高了产品热性能。

但对在常年环境温度较高的华南地区使用的集热器，为降低成本，也可选用非常选择性涂料——黑镍，黑铬，黑漆等作为吸热板涂层。

吸热板有如下几种结构：管板式，扁盒式和扁管式。

（2）盖板盖板的作用是减小热损失。

集热器的吸热板将接收到的太阳辐射能量转变成热能传输给工作介质时，也向周围环境散失热量；在吸热板上表面加设能透过可见光面不透过红外热射线的透明盖板，就可有效地减少这部分能量的损失。

盖板有如下技术要求：高全光透过率，耐冲击强度高，良好的耐候性能，绝热性能好，加工性能好。

（3）保温层保温层的作用是减少集热器向周围环境的散热，以提高集热器的热效率。

常用的保温材料有岩棉，矿棉，聚苯乙烯，聚氨酯等。

目前产品使用较多的是岩棉，最好是使用聚氨酯发泡制品。

（4）外壳为了将吸热板，盖板，保温材料组成一个整体并保持一定的刚度和强度，便于安装，需要有一个美观的外壳，一般用钢材，彩色钢板，压花铝板，铝板，不锈钢板，塑料，玻璃钢等制成。

光谱选择性吸收涂层研究与发展过程链接：/tech/39448.html 来源：中国太阳能工程光谱选择性吸收涂层研究与发展过程多年来，随着太阳能集热器技术的不断发展，选择性吸收涂层的研究工作始终没有停止前进的步伐。

近几年，随着太阳能热水器市场的发展变化，尤其是工程市场的不断扩大，平板太阳能集热器以其特有的性能优势重新受到人们的青睐。

作为提高太阳能集热器性能的核心材料，适用于平板太阳能集热器的选择性吸收涂层的研发及应用很快成为人们关注度焦点。

一、选择性吸收涂层的基本常识从18世纪世界上第一台太阳能集热器诞生以来，人们一直认为黑色物质是最理想的吸收材料。

从物理角度来讲，黑色意味着光线几乎全部被吸收，被吸收的光能即可转化为热能。

因此，很多企业认为用黑色的涂层材料就可以最大限度的实现太阳能的光热转换，但实际情况并非如此。

这主要是因为材料本身还有一个热辐射问题。

在量子物理中，黑体辐射的波长范围大约在2μm～l00μm之间，黑体辐射的强度分布只与温度和波长有关，辐射强度的峰值对应的波长在10μm附近，太阳光谱的波长分布范围与热辐射不重叠。

在这个理论基础上，以色列科学家Tabor于上个世纪50年代末，提出了光谱选择性吸收理论。

他认为，要实现最佳的太阳能光热转换，必须找到一种材料使其同时满足以下两个条件：1.在太阳光谱内有尽量高的吸收比α ；2.在热辐射波长范围内有尽可能低的发射比ε。

只有满足以上条件的材料才能使太阳能集热器尽可能多地吸收太阳的能量，同时又尽可能少地减少自身热辐射的损失，从而达到提高太阳能光热转换效率的效果。

以上就是选择性吸收涂层的基本概念。

二、平板集热器涂层材料的应用和发展目前正在研究或应用的选择性吸收涂层有几十种之多，大致看来选择性吸收涂料、阳极化铝电解着色涂层和电镀黑铬涂层以及近年来发展起来的真空镀膜材料（蓝膜）是用于平板型太阳能热水器中低、中、高三种档次的代表性涂层。

下面分别加以介绍：1. 选择性吸收涂料选择性吸收涂料的主要成分是铁锰铜氧化物，首先将这些氧化物进行球磨，使其成为细小颗粒。

光谱选择性吸收涂层的研究进展近年来，光谱选择性吸收涂层的研究已经取得了显著的进展。

这种涂层可以根据不同波长的光线选择性地吸收和反射。

它在太阳能热利用、太阳能电池和热辐射领域都有广泛的应用前景。

本文将重点介绍光谱选择性吸收涂层的研究进展，包括其原理、制备方法和应用前景。

首先，光谱选择性吸收涂层的原理是基于材料的光学特性。

一般来说，材料具有多种吸收和反射光的能力。

通过适当选择涂层的材料和结构，可以使其在一些特定波长范围内具有高吸收率和低反射率。

这样，涂层就可以有效地吸收特定波长的光线，并将其转化为热能。

其次，制备光谱选择性吸收涂层的方法多种多样。

目前常用的方法有物理蒸发、溅射、激光烧结和溶液法等。

物理蒸发和溅射是最常用的方法，可以制备出具有高光谱选择性的涂层。

激光烧结方法采用激光加热的方式，可以在涂层表面形成纳米结构，从而提高光谱选择性。

溶液法是一种简单的制备方法，但其制备的涂层的光谱选择性相对较低。

光谱选择性吸收涂层在太阳能热利用方面有着广阔的应用前景。

利用光谱选择性吸收涂层，可以将太阳辐射能高效地转化为热能。

这种涂层可以应用于太阳能集热器、太阳能热水器和太阳能空调等设备中，提高能量利用效率。

此外，光谱选择性吸收涂层还可以用于太阳能电池。

通过在太阳能电池表面涂覆光谱选择性吸收涂层，可以提高电池的光吸收效率，从而提高转换效率。

除了太阳能领域，光谱选择性吸收涂层还可以应用于热辐射领域。

在工业生产中，常常需要控制物体的辐射热量。

通过在物体表面涂覆光谱选择性吸收涂层，可以调节其对特定波长的辐射热量的吸收和反射能力。

这样，就可以实现对物体辐射能的控制和调节，满足工业生产过程中的需求。

综上所述，光谱选择性吸收涂层是一种具有广阔应用前景的新型材料。

其主要原理是基于材料的光学特性，可以根据不同波长的光线选择性地吸收和反射。

制备方法多样，包括物理蒸发、溅射、激光烧结和溶液法等。

在太阳能热利用和热辐射领域有着广泛的应用前景。

太阳能光热转换的核心材料_光谱选择性吸收涂层的研究与发展过程太阳能光热转换核心材料——光谱选择性吸收涂层的研发过程■文/谢光明北京太阳能研究所有限公司太阳能光热应用无疑是人类利用太阳能最简单、最直接、最有效的途径之一。

然而，由于其到达地球后能量密度小且不连续，给大规模开发利用带来困难。

长期以来，如何将低品位的太阳能转化为高品位的热能，并丰富太阳能，以最大限度地利用太阳能，已成为研究者关注的问题。

在现有的一系列光热应用技术中，选择性吸收涂层技术被公认为核心技术，在提高太阳能热转换效率和促进太阳能光热大规模应用方面发挥着至关重要的作用。

前北京太阳能研究所是中国较早开展这项工作的单位之一。

本文将从原北京太阳能研究所的研究工作入手，介绍光谱选择性吸收涂层技术。

1，光谱选择性吸收涂层的基础这个常识1。

顾名思义，光谱选择性吸收涂层光谱选择性吸收涂层的基本概念是对光谱吸收具有选择性的涂层材料简而言之，光谱选择性吸收涂层在可见光区具有较高的吸收率(α)，在红外区具有较低的发射率(ε)，这也是选择性吸收涂层光学性能的两个重要参数。

由于太阳能和集热器的吸收面以粒子辐射的形式传输，只有具有特殊性质的材料才能吸收尽可能多的太阳能，同时尽可能少的减少自身的热辐射损失，从而达到提高太阳能光热转换效率的效果。

材料必须是复合材料，即它由吸收太阳辐射和反射红外光谱的两部分材料组成吸收辐射是指当辐射穿过物质时，某些频率的辐射被粒子(原子、离子或分子等)选择性吸收的现象。

)构成物质，从而减弱辐射强度。

吸收辐射的本质是物质粒子从低能级(通常是基态)到高能级(激发态)的转变在太阳光谱区，波长为0.3 ~ 2.5μ m的太阳辐射强度最大，在该光谱区光的量子吸收是关键。

因此，只有在涂层材料中存在与波长为0.3 ~ 2.5μ m的光子能量相对应的能级跃迁，才能具有更好的选择性吸收。

一般来说，发色团粒子如金属、金属氧化物、金属硫化物和半导体的电子跃迁能级与可见光谱区的光子能相对匹配。

平板集热器的热效率提升研究摘要：平板集热器是一种常用的太阳能热能利用设备，在热水供应、暖气等方面有着广泛的应用。

为了提高平板集热器的热效率，本文综述了目前研究中的一些主要方法和技术。

这些方法包括优化集热器结构、改进集热器材料以及优化热传输流体。

通过这些措施的综合应用，平板集热器的热效率可以得到显著提升。

关键词：平板集热器、热效率、集热器结构、集热器材料、热传输流体引言：太阳能作为一种清洁、可再生的能源，具有广阔的应用前景。

平板集热器作为一种常见的太阳能热能利用设备，在热水供应、暖气等方面有着重要的应用。

然而，目前平板集热器的热效率仍有待提高。

提高平板集热器的热效率不仅可以提高太阳能的利用效率，还可以降低用户的能源消耗，具有重要的经济和环境意义。

因此，如何提升平板集热器的热效率成为了一个研究的重点领域。

一、优化集热器结构集热器的结构对于平板集热器的热效率有着重要的影响。

传统的平板集热器采用平板直接加热的方式，虽然结构简单，但存在一些缺点，如热损失大、集热器温度不均匀等。

为了解决这些问题，学者们提出了各种改进的结构设计，如流动管式集热器、盘管式集热器等。

通过改变集热器的结构，可以增加热传导表面积，提高热能的吸收效率，从而提高热效率。

二、改进集热器材料集热器材料的选择和性质对于平板集热器的热效率有着显著的影响。

常用的集热器材料有传统的铜、铝等金属材料，以及新型的太阳能选择性吸收涂层材料。

相比传统材料，太阳能选择性吸收涂层材料具有更高的太阳光吸收率和辐射率，可以更有效地转化太阳能为热能。

同时，合适的材料选择还可以减轻集热器的重量、减少材料成本。

三、优化热传输流体热传输流体在平板集热器中起着重要的作用。

传统的平板集热器中常用的热传输流体是水。

然而，水在传输过程中会发生蒸发、结垢等问题，影响热传输的效果。

因此，学者们提出了不同的改进方法，如使用高温热媒、添加表面活性剂等。

通过优化热传输流体的选择和性质，可以提高热能的传输效率，进一步提高平板集热器的热效率。

光谱选择性吸收涂层谢光明要了解光谱选择性吸收涂层在太阳能利用中的作用，首先要从太阳辐射谈起。

众所周知，太阳是离我们最近的一颗恒星，它是一个炙热的气态球体。

太阳内部不断地进行热核反应，中心温度高达4000万度，并以辐射的形式向宇宙空间发射巨大的能量，每秒钟向外发射的能量，相当于每秒钟燃烧1.32亿亿吨标准煤放出的能量。

其中22亿分之一左右的能量到达地球大气上层，每秒钟约有1.765×1017焦耳，折合标准煤约600万吨。

如此说来，既然太阳能量如此之大，地球上怎么还会出现能源危机呢？人类只要无偿地坐享太阳的恩赐不就万事大吉了吗？问题却并非如此简单。

我们知道，虽然太阳辐射能量十分巨大，可到达地面的能量密度并不很高（平均每平方米1000瓦左右），而且是不连续的，这就给我们有效地利用太阳能带来了许多困难。

因此要广泛地利用太阳能不仅要解决技术上的种种问题，而且在经济上必须能同常规能源相竞争。

利用太阳能的途径虽然很多，但从技术与经济的观点来看，最简单也最切合实际的途径就是把太阳能转换成热能来加以利用，这就是我们所说的太阳能热利用。

在太阳能热利用装置中，首先要将太阳辐射能转换成热能，实现这种转换的器件称为太阳集热器。

无论哪种形式和结构的集热器，都要有一个用来吸收太阳辐射的吸收部件，该部件吸收表面的热辐射性能对集热器的热性能起着重要的作用。

表征吸收表面热辐射性能的物理量是吸收比和热发射比，前者表征吸收太阳辐射能的能力，后者表征自身温度下发射辐射能的能力。

为了提高太阳集热器的热效率，我们要求吸收部件表面在波长0.3～2.5μm太阳光谱范围内具有较高的吸收比（α），同时在波长为2.5～5.0μm红外光谱范围内保持尽可能低的热发射比（ε）。

换句话说，就是要使吸收表面在最大限度地吸收太阳辐射的同时，尽可能减小其辐射热损。

获得这种吸收效果的表面的涂层称为选择性吸收涂层。

显而易见，该涂层两个重要的性能参数α、ε对提高集热器的热效率起着至关重要的作用。

平板型太阳能集热器基本结构平板型太阳能集热器是太阳能低温热利用的基本器件，也一直是世界太阳能市场的主导产品平板型集热器已经广泛应用于生活用水加热、潜泳池加热、工业用水加热、建筑物采暖与空调等好些个范畴用平板型太阳能集热器器件构成的热水器即平板太阳热水器平板型太阳能集热器主要由吸热板、透明盖板、隔热层以及外壳等几部分构成。

当平板型太阳能集热器工作时，太阳辐射穿行透明盖板后，投射在吸热板上，被吸热板吸收并转换成热能，然后将热能传递给吸热板内的导热工质，使导热工质的温度升高，作为集热器的有效能量输出 。

吸热板吸热板是平板型太阳能集热器内吸收太阳辐射能并向导热工质传递热能的器件，其基本上是平板形状 。

1.吸热板的结构形式在平板形状的吸热板上，通常都布置有排管以及集管排管是指吸热板纵向排列并构成流体通道的器件；集管是指吸热板上下两端，横向毗连若干根排管，并构成流体通道的器件，吸热板的材料种类许多，有铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢、镀锌钢、塑料、橡胶等 。

⑴管板式管板式吸热板是将排管与平板以肯定是的结合方式毗连构成吸热条带，然后再与上下集管烧焊成吸热板这是当今国内外使用比较普遍的吸热板结构类型 。

北京市太阳能研究所于1986年从加拿大引进一条具有国际先进水平的铜铝复合太阳条生产线，使我国平板型集热器技术跨上一个新的台阶，该项技术是将一根铜管置于两条铝板之间热碾压在一起，然后再用高压空气将它吹胀成型铜铝复合太阳条的长处：热效率高，热碾压使铜管以及铝板之间达到冶金结合，无结合热阻；水质清洁，太阳条接触水的部分是铜材，不会被腐化；保证质量，全般生产历程使成为事实机械化，使产品位量得以保证；耐压能力强，太阳条是用高压空气吹胀成型的 。

最近几年来，全铜吸热板正在我国慢慢鼓起，它是将铜管以及铜板通过高频烧焊或超声烧焊工艺而毗连在一起全铜吸热板具有铜铝复合太阳条的所有长处：热效率高，无结合热阻；水质清洁，铜管不会被腐化；保证质量，全般生产历程使成为事实机械化；耐压能力强，铜管可以蒙受较高的压力 。

光吸收涂层技术
光吸收涂层技术是一种用于提高光吸收能力的表面涂层技术。

光吸收涂层通常由一层或多层材料组成，这些材料具有很高的吸收率，并且能够吸收各种波长范围的光能。

光吸收涂层技术的应用非常广泛，其中最常见的应用领域是太阳能电池、激光器和热能收集器。

在太阳能电池中，光吸收涂层可以帮助太阳能电池吸收更多的太阳能，并转化为电能。

在激光器中，光吸收涂层可以帮助激光器吸收激光能量，并增强激光器的输出功率。

在热能收集器中，光吸收涂层可以吸收热能，提高热能转换效率。

光吸收涂层技术的发展主要集中在提高吸收率、降低反射率和增强稳定性等方面。

研究人员通过调节材料的化学成分、厚度和结构等参数，可以实现对光吸收涂层的优化设计。

同时，还可以通过添加表面纳米结构、纳米颗粒或纳米多孔结构等来增加光吸收涂层的吸收能力。

光吸收涂层技术在能源领域具有重要意义，并且在环境保护、光电信息、光学仪器等领域也有广泛的应用前景。

随着对清洁和可再生能源需求的增加，光吸收涂层技术的研究和应用将会有更大的发展空间。