专利名称：一种太阳光谱选择性吸收膜及其生产方法
技术领域：
本发明属于薄膜技术和薄膜材料领域，涉及一种颜色可调选择性太阳能吸收膜。
背景技术：
太阳能选择性吸收涂层是太阳能集热设备的核心部件，起着吸收太阳辐射能量并向集热器的传热工质传递热量的双重作用，目前市场上主要的太阳能选择性吸收涂层有黑铬、黑镍、阳极氧化涂层以及蓝钛镀膜等，现有涂层颜色单一，不美观，缺乏装饰性不能使太阳能热水系统与建筑物在色调上协调一致。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳光谱选择性吸收膜。本发明的技术方案是，一种太阳光谱选择性吸收膜，包括一个覆膜基体，在覆膜基体表面从内到外依次覆盖红外反射层、中间介质层、半透明金属层、表面介质层，所述的覆膜基体为金属或合金，所述的红外反射层是包含铝或铜的涂层，所述的中间介质层和表面介质层为含氮化硅或氮氧化硅的涂层，所述的半透明金属层为含铬的涂层。红外反射层厚度为20 150nm,中间介质层和表面介质层厚度为30 IOOnm,半透明金属层厚度为I 50nm。在表面介质层外增加一个或两个“半透明金属层/介质层”交替层。“半透明金属层/介质层”交替层的半透明金属层为含铬的涂层，介质层为含氮化硅或氮氧化硅的涂层。“半透明金属层/介质层”交替层的半透明金属层的厚度为I 30nm，介质层厚度为 30 lOOnm。一种太阳光谱选择性吸收膜的生产方法:本发明具有如下的技术效果，太阳光谱选择性吸收膜太阳能吸收率高，发射率低，膜颜色可根据需要进行调节，能使太阳能热水系统与建筑物在色调上协调一致。
图1是蓝色的太阳光谱选择性吸收膜的层状结构示意图。图2是蓝色的太阳光谱选择性吸收膜的层状结构示意图。图3是黑色的太阳光谱选择性吸收膜的层状结构示意图。图4是紫色的太阳光谱选择性吸收膜的层状结构示意图。
具体实施例方式实施例1如图1所示，一种蓝色的太阳光谱选择性吸收膜，包括一个金属Al覆膜基体1，在Al覆膜基体I表面从内到外依次覆盖厚度为20nm纯铝红外反射层2、厚度为60nm的氮化娃中间介质层3、厚度为15nm的半透明金属铬层4、厚度为68nm的氮氧化娃表面介质层5。其生产方法是:选择性吸收涂层的制备方法依次按以下步骤进行:a.将Al基体进行表面处理，除去表面油污和氧化皮；b.将表面处理好的基体烘干；。c.将烘干的基体置于真空镀膜室内；。d.真空室内，先在基体上磁控溅射一层红外反射层Al，真空度为0.5Pa，气体溅射靶材为双阴极铝靶，其溅射电流为10A，溅射电压为460V，溅射气体为Ar ；e.氮化硅中间介质层，真空度为0.5Pa，气体溅射靶材为中频电源控制的双阴极硅靶，其溅射电流为45A，溅射电压为570V，溅射气体为Ar，反应气体为N2, Ar占所有气体比重的 43%，N2 占 57% ；f.真空室内，再溅射一层半透明金属铬层，真空度为0.5Pa气体溅射靶材为双阴极铬靶，其溅射电流为10A，溅射电压为510V，溅射气体为Ar ；g.真空室内，最后再磁控溅射一层氮氧化硅表面介质层，真空度为0.5Pa气体溅射靶材为中频电源控制的双阴极硅靶，其溅射电流为47A，溅射电压为600V，溅射气体为Ar,反应气体为N2掺O2, Ar占所有气体比重的33%，N2占60%, O2占7%。该蓝色的太阳光谱选择性吸收膜的太阳能吸收率为:94.5%，发射率为:6%实施例2如图2所示，一种蓝色的太阳光谱选择性吸收膜，包括一个铝覆膜基体1，在铝覆膜基体I表面从内到外依次覆盖厚度为20nm纯铝红外反射层2、厚度为60nm的氮化硅中间介质层3、厚度为23nm的半透明金属铬层4、厚度为58nm的氮化娃表面介质层5,在表面介质层5外增加一个“半透明金属层/介质层”交替层6，“半透明金属层/介质层”交替层6的半透明金属层为含铬的涂层，厚度为10nm，介质层为含氮化硅的涂层，厚度为59nm。其生产方法是:选择性吸收涂层的制备方法依次按以下步骤进行:a.将Al基体进行表面处理，除去表面油污和氧化皮；b.将表面处理好的基体烘干；c.将烘干的基体置于真空镀膜室内；d.真空室内，先在基体上磁控溅射一层红外反射层Al，真空度为0.5Pa，气体溅射靶材为双阴极铝靶，其溅射电流为10A，溅射电压为460V，溅射气体为Ar ；e.真空室内，再溅射一层氮化硅中间介质层，真空度为0.5Pa气体溅射靶材为中频电源控制的双阴极硅靶，其溅射电流为45A，溅射电压为570V，溅射气体为Ar，反应气体为N2, Ar占所有气体比重的43%，N2占57% ；f.真空室内，再溅射一层半透明金属铬层，真空度为0.13Pa气体溅射靶材为双阴极铬靶，其溅射电流为15A，溅射电压为800V，溅射气体为Ar ；g.真空室内，最后再磁控溅射一层氮氧化硅表面介质层，真空度为0.5Pa气体溅射靶材为中频电源控制的双阴极硅靶，其溅射电流为41A，溅射电压为525V，溅射气体为Ar，反应气体为N2, Ar占所有气体比重的43%，N2占57% ；h.真空室内，再溅射一层半透明金属铬层，真空度为0.13Pa气体溅射靶材为双阴极铬靶，其溅射电流为7A，溅射电压为440V，溅射气体为Ar ；1.真空室内，最后再磁控溅射一层氮氧化硅表面介质层，真空度为0.5Pa气体溅射靶材为中频电源控制的双阴极硅靶，其溅射电流为41A，溅射电压为530V，溅射气体为Ar,反应气体为N2, Ar占所有气体比重的43%，N2占57%。气体为Ar，反应气体为N2, Ar占所有气体比重的43%，N2占57%。该蓝色的太阳光谱选择性吸收膜的太阳能吸收率为:96.5%，发射率为:7%实施例3如图3所示，一种黑色的太阳光谱选择性吸收膜，包括一个金属Al覆膜基体1，在Al覆膜基体I表面从内到外依次覆盖厚度为20nm纯铝红外反射层2、厚度为71nm的氮化娃中间介质层3、厚度为19nm的半透明金属铬层4、厚度为56nm的氮氧化娃表面介质层5。其生产方法是:选择性吸收涂层的制备方法依次按以下步骤进行:a.将Al基体进行表面处理，除去表面油污和氧化皮；b.将表面处理好的基体烘干；c.将烘干的基体置于真空镀膜室内。d.真空室内，先在基体上磁控溅射一层红外反射层Al，真空度为0.5Pa，气体溅射靶材为双阴极铝靶，其溅射电流为10A，溅射电压为460V，溅射气体为Ar ；e.氮化硅中间介质层，真空度为0.5Pa，气体溅射靶材为中频电源控制的双阴极硅靶，其溅射电流为49A，溅射电压为624V，溅射气体为Ar，反应气体为N2, Ar占所有气体比重的 43%，N2 占 57% ；f.真空室内，再溅射一层半透明金属铬层，真空度为0.5Pa气体溅射靶材为双阴极铬靶，其溅射电流为13A，溅射电压为710V，溅射气体为Ar ；g.真空室内，最后再磁控溅射一层氮氧化硅表面介质层，真空度为0.5Pa气体溅射靶材为中频电源控制的双阴极硅靶，其溅射电流为40A，溅射电压为520V，溅射气体为Ar，反应气体为N2掺O2, Ar占所有气体比重的33%，N2占60%, O2占7% ；该黑色的太阳光谱选择性吸收膜的太阳能吸收率为:93.5%，发射率为:6%实施例4如图4所示，一种紫色的太阳光谱选择性吸收膜，包括一个金属Al覆膜基体1，在Al覆膜基体I表面从内到外依次覆盖厚度为20nm纯铝红外反射层2、厚度为53nm的氮化硅中间介质层3、厚度为IOnm的半透明金属铬层4、厚度为72nm的氮氧化硅表面介质层5。其生产方法是:选择性吸收涂层的制备方法依次按以下步骤进行:a.将Al基体进行表面处理，除去表面油污和氧化皮；b.将表面处理好的基体烘干；c.将烘干的基体置于真空镀膜室内；d.真空室内，先在基体上磁控溅射一层红外反射层Al，真空度为0.5Pa，气体溅射靶材为双阴极铝靶，其溅射电流为10A，溅射电压为460V，溅射气体为Ar ；e.氮化硅中间介质层，真空度为0.5Pa，气体溅射靶材为中频电源控制的双阴极硅靶，其溅射电流为37A，溅射电压为465V，溅射气体为Ar，反应气体为N2, Ar占所有气体比重的 43%，N2 占 57% ；f.真空室内，再溅射一层半透明金属铬层，真空度为0.5Pa气体溅射靶材为双阴极铬靶，其溅射电流为7A，溅射电压为440V，溅射气体为Ar ；g.真空室内，最后再磁控溅射一层氮氧化硅表面介质层，真空度为0.5Pa气体溅射靶材为中频电源控制的双阴极硅靶，其溅射电流为40A，溅射电压为628V，溅射气体为Ar,反应气体为N2掺O2, Ar占所有气体比重的33%，N2占60%, O2占7%。该紫色的太阳光谱选择性吸收膜的太阳能吸收率为:94.5%，发射率为:6%。
权利要求
1.一种太阳光谱选择性吸收膜，包括一个覆膜基体(1)，在覆膜基体(I)表面从内到外依次覆盖红外反射层(2)、中间介质层(3)、半透明金属层(4)、表面介质层(5)，其特征在于:所述的覆膜基体(I)为金属或合金，所述的红外反射层(2)是包含铝或铜的涂层，所述的中间介质层(3)和表面介质层(5)为含氮化硅或氮氧化硅的涂层，所述的半透明金属层(4)为含铬的涂层。
2.根据权利要求1所述的一种太阳光谱选择性吸收膜，其特征在于:红外反射层(2)厚度为l(Tl50nm,中间介质层(3)和表面介质层(5)厚度为3(Tl00nm,半透明金属层(4)厚度为I 50nmo
3.根据权利要求1所述的一种太阳光谱选择性吸收膜，其特征在于:在表面介质层(5)外增加一个或两个“半透明金属层/介质层”交替层(6)。
4.根据权利要求3所述的一种太阳光谱选择性吸收膜，其特征在于:“半透明金属层/介质层”交替层(6)的半透明金属层为含铬的涂层，介质层为含氮化硅或氮氧化硅的涂层。
5.根据权利要求3所述的一种太阳光谱选择性吸收膜，其特征在于:“半透明金属层/介质层”交替层(6)的半透明金属层的厚度为l 30nm,介质层厚度为3(Tl00nm。
6.根据权利要求1所述的选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于，依次按以下步骤进行: a.将覆膜基体进行表面处理，除去表面油污和氧化皮； b.将表面处理 好的基体烘干； c.将烘干的基体置于真空镀膜室内； d.真空室内，根据太阳能集热器板芯的结构，在基体上依次制备红外反射层、介质层、半透明金属层、介质层，或者再增加一个或两个“半透明金属层、介质层”交替层(5)。
7.根据权利要求6所述的红外反射层的制备，其特征在于:真空度为0.05 2Pa，溅射气体为Ar，溅射靶材为双阴极Al或Cu靶，溅射电流为2 30A，阴极电压为20(T800V。
8.根据权利要求6所述的介质层的制备，其特征在于:真空度为0.05 2Pa，溅射气体为Ar，反应气体为N2或N2掺02，Ar占所有气体比重的3(Γ50%，Ν2占40 60%，02占1 15%，气体溅射靶材为中频电源控制的双阴极Si靶，溅射电流为3(Γ75Α，溅射电压为45(Tl000V。
9.根据权利要求6所述的半透明金属层的制备，其特征在于真空度为0.05 2Pa，溅射气体为Ar，溅射靶材为双阴极Cr靶，溅射电流为2 30A，阴极电压为30(Tl000V。
全文摘要
本发明公开了一种太阳光谱选择性吸收膜及其生产方法，包括一个覆膜基体，在覆膜基体表面从内到外依次覆盖红外反射层、中间介质层、半透明金属层、表面介质层，所述的覆膜基体为金属或合金，所述的红外反射层是包含铝或铜的涂层，所述的中间介质层和表面介质层为含氮化硅或氮氧化硅的涂层，所述的半透明金属层为含铬的涂层。本发明具有如下的技术效果，太阳光谱选择性吸收膜的太阳能吸收率高，发射率低，膜颜色可根据需要进行调节，能使太阳能热水系统与建筑物在色调上协调一致。
文档编号C23C14/34GK103148619SQ20131000431
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月7日 优先权日2013年1月7日
发明者刘小军 申请人:湖南兴业太阳能科技有限公司