光谱选择性吸收涂层

太阳能选择性涂层相关信息一、选择性涂层介绍太阳能吸收涂层对太阳能利用的技术经济性能影响很大，为提高太阳能装置的效率、降低成本，各国太阳能科技工作者对研究、开发太阳能吸收涂层都十分重视，研制成多种涂层，有的已用于生产，取得了良好效果。

1、电镀涂层黑铬涂层：黑铬涂层的吸收比α和发射比ε分别为0．93—0．97和0．07—0．15，α／ε为6～13，具有优良的光谱选择性。

黑铬涂层的热稳定性和抗高温性能也很好，适用于高温条件，在300℃能长期稳定工作。

此外，黑铬涂层还具有较好的耐候性和耐蚀性。

但是，现在采用的电镀黑铬工艺，电流密度大(15～200A／dm2)，溶液导电性差，电镀时会产生大量的焦耳热，需要冷却和通风排气才能维持正常生产。

另外，黑铬镀在非铜件上，需要先预镀铜，再镀光亮镍，最后镀黑铬，生产成本较高。

黑镍涂层黑镍涂层大都是镍合金涂层，其组成随电镀液成份和沉积条件变化。

黑镍的电镀液分为两类，即硫酸锌电镀液和含钼酸盐类电镀液。

由第一类镀液获得的黑镍涂层，含镍40％～60％，含锌约为20％～30％。

黑镍涂层的吸收比α可达0．93～0．96，热发射比ε为0．08～0．15，α／ε接近6～12，其吸收性能较好。

黑镍涂层很薄，为了提高涂层与基体的结合力和耐蚀性，常采用中间涂层(如Ni，Cu，Cd)或双层镍涂层。

由于黑镍涂层的热稳定性、耐蚀性较差，通常只适用于低温太阳能热利用。

黑钴涂层黑钴涂层的主要成分是CoS，具有蜂窝型网状结构，其吸收比α可达0．94～0．96，发射比ε为0.12～0.14，α／ε为6.7～8。

2、电化学表面转化涂层铝阳极氧化涂层铝及铝合金的阳极氧化可在硫酸介质中进行，但在太阳能热利用中，主要用磷酸介质。

铝氧化涂层着色有多种工艺，其中电解着色工艺获得的涂层，具有牢固、稳定、耐晒优良特性，并且可进行大规模生产。

铝阳极氧化涂层是一种多孔膜，孔隙率达22％，电解着色时金属易沉积在微孔中。

用于电解着色的金属盐类有：镍盐、锡盐、钴盐和铜盐等。

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。

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。