浅谈平板太阳能集热器选择性吸收涂层的制备及发展前景

关于平板型太阳能集热器选择性吸收涂层的研究平板型太阳能集热器是一种常用于短程集热的太阳能利用装置。

为了提高太阳能集热器的光吸收性能和热辐射性能，研究者们开始开发选择性吸收涂层。

选择性吸收涂层能够吸收太阳光的大部分能量，同时减少热辐射损失，提高集热效率。

选择性吸收涂层主要由两层组成：吸光层和反射层。

吸光层负责吸收太阳光的辐射，将其转化为热能；反射层则减少辐射热损失，将热能囚禁在集热器内部。

选择性吸收涂层的研究主要从下述几个方面进行：首先是吸光层的选择和设计。

选择性吸收涂层的吸光层通常由金属吸光膜和过渡金属氮化物薄膜组成。

金属吸光膜能够吸收大部分太阳光谱中的可见光和近红外光，而透过大部分红外光；过渡金属氮化物薄膜具有高吸收率和低发射率，能够减少热辐射损失。

通过调节吸光层的材料和结构，可以实现太阳光的高吸收和红外光的低辐射。

其次是反射层的优化。

反射层常采用铝或银等金属薄膜，其作用是尽可能多地反射入射太阳光，减少热辐射损失。

然而，由于可见光与近红外光的辐射吸收，金属薄膜的反射率存在一定程度的损失。

研究者们通过优化金属薄膜的结构和厚度，以及添加光学薄膜和二次反射层，提高反射层的反射率。

最后是涂层的稳定性和耐候性。

选择性吸收涂层处在室外环境中，需要经受太阳辐射、湿气、氧气和温度变化等多种环境因素。

因此，确保涂层具有良好的稳定性和耐候性非常重要。

研究者们通过优化涂层的组分和结构，进行耐候性测试和热循环测试，以提高涂层的稳定性和耐候性。

综上所述，选择性吸收涂层对于平板型太阳能集热器的性能提升至关重要。

通过吸光层和反射层的优化设计，以及稳定性和耐候性的提升，可以有效提高集热器的光吸收性能和热辐射性能，提高集热效率。

在未来的研究中，还需要进一步优化涂层的设计和材料选择，以提高集热器的整体性能，并降低成本，推动太阳能利用技术的广泛应用。

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解读太阳能光热转换是指将太阳能转化为热能的过程，其中核心材料为光谱选择性吸收涂层。

光谱选择性吸收涂层广泛应用于太阳能光热转换设备中，它能够选择性地吸收太阳辐射，将其转化为热能，提高能源利用效率。

在太阳能光热转换领域中，光谱选择性吸收涂层的研究与发展过程非常重要。

光谱选择性吸收涂层的研究起源于20世纪60年代。

当时，科学家开始意识到金属和绝缘体的界面存在着光谱选择性吸收的现象。

他们发现，通过改变金属和绝缘体之间的界面形状和结构，可以实现对不同波长的太阳辐射的选择性吸收。

因此，科学家开始尝试开发一种新型材料，以实现对太阳辐射的高效吸收。

经过多年的研究和发展，科学家们逐渐掌握了光谱选择性吸收涂层的制备技术。

最早的光谱选择性吸收涂层是通过将金属氧化物沉积在金属表面上得到的。

这些金属氧化物能够选择性地吸收太阳辐射中的一些波长，从而转化为热能。

然而，这种方法存在一些问题，例如制备工艺复杂、成本高昂等。

随着科学技术的进步，研究人员还开发出了更加先进的光谱选择性吸收涂层材料。

例如，一些研究人员利用纳米技术制备了一种新型的光谱选择性吸收涂层材料。

这种纳米涂层可以通过控制纳米颗粒的大小和形状来实现对太阳辐射的选择性吸收。

这种新型材料不仅具有高效的太阳辐射吸收能力，还具有制备简单、成本低、稳定性好等优点。

除了材料的改进外，研究人员还对光谱选择性吸收涂层的结构进行了优化。

他们发现，通过控制涂层的厚度和多层结构，可以进一步提高吸收效率。

例如，一些研究人员设计了多层结构的光谱选择性吸收涂层，其中每一层材料对不同波长的太阳辐射进行选择性吸收。

这种多层结构能够使整个涂层对太阳辐射的吸收范围更广，吸收效率更高。

总之，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经历了多年的努力。

通过优化材料的性质和结构，研究人员取得了显著的进展。

这些研究成果不仅为太阳能光热转换设备的性能提供了技术支持，还为实现可持续能源的利用做出了重要贡献。

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。

平板式太阳能集热器的结构设计与分析太阳能作为一种清洁且可再生的能源，逐渐被广泛使用。

平板式太阳能集热器作为太阳能利用的主要方式之一，其结构设计和分析对于提高太阳能的利用效率至关重要。

本文将从三个方面介绍平板式太阳能集热器的结构设计与分析，即结构组成、吸热沟槽设计以及热性能分析。

一、结构组成平板式太阳能集热器主要由太阳能吸收器、传热管路和外壳构成。

太阳能吸收器是太阳能集热器的核心部件，其设计要考虑到吸收太阳辐射能的效率。

一般采用黑色吸热涂层覆盖在金属或塑料基板上，以增加吸热表面积。

吸热涂层的选择应考虑到在太阳辐射下的稳定性和热传导性能。

同时，吸热板的形状和尺寸也需要合理设计，以增加吸收太阳辐射的面积，并保证辐射能转化为热能的高效率。

传热管路是将吸收的热能传导至热载体（如水或空气）的通道。

它通常由金属或塑料材料制成，具有良好的热传导性和抗腐蚀性。

传热管路的设计要考虑到热载体的流动速度和传热效率。

合理设计的传热管路能够提高太阳能集热器的热传导效率并减少能量损失。

外壳是太阳能集热器的保护层，既能够保护内部组件不受外界环境影响，又能够减少热能的散失。

一般采用透明玻璃或聚合物材料制成，以便将太阳辐射能传输到吸热器上，并保持集热器内部的温度稳定。

外壳的设计要求具有良好的隔热性能和耐候性，以确保太阳能集热器的长期稳定运行。

二、吸热沟槽设计吸热沟槽是太阳能集热器中负责吸收太阳辐射能的部分，其设计直接影响集热器的吸热效率。

吸热沟槽一般采用带有曲面或挤压型的结构，以增加太阳辐射的入射角度。

进一步增加太阳辐射能与吸热板之间的接触面积，从而提高吸收效率。

在吸热沟槽的设计中，需要考虑到入射太阳辐射的角度和强度，以及沟槽的形状和尺寸。

一般情况下，沟槽的宽度应根据入射太阳辐射的角度和时间进行调整，以便吸收到最大的辐射能。

此外，沟槽的深度和宽度也需要根据吸热涂层的热传导特性进行适当设计，以实现辐射能的高效吸收和传导。

三、热性能分析热性能分析是评估太阳能集热器的热效率和热损失的重要手段。