专利名称：中高温太阳能集热管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种中高温太阳能集热管，该太阳能集热管带有复合金属陶瓷层和双 减反层。
背景技术：
现有的太阳能集热管可分为低温和中高温两种，市场上的大部分商品化的太阳能 集热管用的吸收涂层多为低温型产品，其涂层结构是以铜或铝为反射层、以在氮化铝中包 埋铝金属团簇的复合金属陶瓷薄膜作为吸收层、以氮化铝薄膜作为减反射层。由于铝的熔 点较低，其金属团簇在稍高温度条件下有均勻化的倾向，从而失去对太阳能选择性吸收的 能力，因此一般只能在150摄氏度以下使用。为了解决上述问题，中国专利200420115684. 1 公开了一种新的涂层，该太阳能集热管在基体上依次层叠的太阳能选择性吸收涂层组成， 该太阳能选择性吸收涂层由铝或铜反射层、包埋难熔钛合金金属团簇的氮化钛复合金属陶 瓷层及氮化铝或氮化钛减反射层组成，采用磁控溅射工艺逐层涂复在做为涂层基体的玻璃 内管上。该实用新型的涂层具有对太阳光谱优异的选择吸收特性，热稳定性好，对太阳光谱 的全色吸收率彡94% ；黑体总发射率彡6% ；变色温度大于300°C。但是该涂层选择的金属 材料是稀有贵重金属，限制了高性能的中高温型太阳能集热管的推广使用。因此，有必要提 供一种新型的太阳能集热管以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中高温太阳能集热管，该太阳能集热管的玻璃内管外 表面上设置红外反射层、复合金属陶瓷层、双减反层；具有较高的吸收率和较低的发射率及 耐高温能力。本发明的目的是由下述技术方案实现的一种中高温太阳能集热管，包括一个玻 璃内管和套装在玻璃内管上的玻璃外管，玻璃内管和玻璃外管之间设有真空腔室，所述的 玻璃内管外表面上由内向外依次设置红外反射层、选择性吸收层、内减反层和外减反层；所 述的选择性吸收层是包含有镍铬铝金属团簇的复合金属陶瓷层；所述的内减反层是包含有 铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层；所述的外减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+ 铝氮氧团簇的薄膜层。本发明与已有技术相比具有如下优点1、由于本发明的选择性吸收层采用镍铬合金靶制备，采用价格低廉的铝、镍、铬合 金+氮、氧来形成复合金属陶瓷薄膜，该复合金属陶瓷层对太阳能的吸收有极好的效果，有 优异的耐高温能力。2、由于本发明的集热管设置了内减反层和外减反层，双减反层对太阳光谱有极低 的发射比性能。3、本发明的太阳能集热管对太阳光谱的全色吸收率为92-95%，总发射率为 ^5%,涂层抗老化，热性能稳定，可在高于400°C的温度下使用。
4、本发明中的集热管涂层可以采用常规的磁控溅射工艺实现，便于产品的规模化 生产及推广。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图(剖视图)图2是本发明的玻璃内管结构示意图
具体实施例方式实施例一参见图1，本发明的太阳能集热管，包括一个玻璃内管2和套装在玻璃内管上的玻 璃外管1，玻璃内管和玻璃外管之间设有真空腔室3，玻璃内管和玻璃外管可以采用同轴方 式设置。参见图2，(图2是图1的横截面剖视图，仅显示玻璃内管及涂层结构，不显示玻璃 外管)所述的玻璃内管外表面上由内向外依次设置红外反射层4、选择性吸收层5、内减反 层6和外减反层7 ；所述的选择性吸收层是包含有镍铬铝金属团簇的复合金属陶瓷层；所述 的内减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层；所述的外减反层是包含有 铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层。在本实施例中，红外反射层、选择性吸收层、内减反层和外减反层是使用磁控溅射 设备采用磁控溅射方法在玻璃内管外表面上沉积形成的；所述的由内向外依次设置是指四 个涂层由内向外逐层覆盖设置。所述的磁控溅射设备是已有技术中的设备。还可以参照中 国专利200610083743. 5公开的太阳能集热管真空磁控溅射连续镀膜线系统。在本实施例中，所述的红外反射层由铜质材料构成，当溅射靶采用铜(Cu)靶时， 玻璃内管外表面上就形成铜质红外反射层。该反射层也可以称为红外高反射层，该红外反 射层的厚度为90 140纳米，或者不低于90纳米，最佳厚度是140纳米。在本实施例中，所述的红外反射层还可以由铝质材料构成，当溅射靶采用铝(Al) 靶时，玻璃内管外表面上就形成铝质红外反射层，该红外反射层的厚度为< 140纳米。在本实施例中，所述的选择性吸收层是包含有镍铬金属团簇的复合金属陶瓷层， 该吸收层也可以表示为SS-C复合金属陶瓷层，该吸收层是当溅射靶采用镍铬合金(Ni-Cr) 靶时，在玻璃内管外表面上沉积形成的，该吸收层的厚度为80 200纳米，最佳厚度是70 纳米。该吸收层有良好的光谱选择性，对于吸收太阳能有着极好的效果。在本实施例中，所述的选择性吸收层还可以是包含铝氮+铝氮氧+铬氮+铬氮氧 +镍氮+镍氮氧+铝镍铬团簇的吸收层，复合金属陶瓷层，也可以表示为AlN+NiN+CrN+Al20 3+Ni0+Cr0+AlN0+NiN0+CrN0 陶瓷层。在本实施例中，所述的内减反层是不含金属的薄膜层，该薄膜层中包含 A1N+A1N0+A1203团簇。该减反层光学透过性好，使太阳光能够顺利通过，以减少太阳能集热 管对阳光的反射。该内减反层厚度为20 50纳米，最佳厚度是40纳米。在本实施例中，所述的外减反层是不含金属的薄膜层，该薄膜层中包含 A1N+A1N0+A1203团簇。外减反层厚度为20 50纳米，最佳厚度为20纳米。在本实施例中，玻璃内管外表面上的涂层外观颜色呈深墨绿色。
当本发明的集热管内的介质采用导热油时，集热管可在不高于400°C的温度下使用。
权利要求
一种中高温太阳能集热管，包括一个玻璃内管和套装在玻璃内管上的玻璃外管，玻璃内管和玻璃外管之间设有真空腔室，其特征在于所述的玻璃内管外表面上由内向外依次设置红外反射层、选择性吸收层、内减反层和外减反层；所述的选择性吸收层是包含有镍铬铝金属团簇的复合金属陶瓷层；所述的内减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层；所述的外减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于所述的红外反射层的厚度为 90 140纳米；所述的选择性吸收层的厚度为80 200纳米；所述的内减反层厚度为20 50纳米；所述的外减反层厚度为20 50纳米。
3.根据权利要求2所述的太阳能集热管，其特征在于所述的红外反射层由铜质材料 构成。
4.根据权利要求2所述的太阳能集热管，其特征在于所述的红外反射层由铝质材料 构成。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能集热管，其特征在于所述的选择性吸收层是包 含铝氮+铝氮氧+铬氮+铬氮氧+镍氮+镍氮氧+铝镍铬团簇的吸收层。
全文摘要
本发明涉及一种中高温太阳能集热管，包括一个玻璃内管和套装在玻璃内管上的玻璃外管，玻璃内管和玻璃外管之间设有真空腔室，其特征在于所述的玻璃内管外表面上由内向外依次设置红外反射层、选择性吸收层、内减反层和外减反层；所述的选择性吸收层是包含有镍铬铝金属团簇的复合金属陶瓷层；所述的内减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层；所述的外减反层是包含有铝氮+三氧化二铝+铝氮氧团簇的薄膜层。所述涂层呈深墨绿色。本发明的太阳能集热管对太阳光谱的全色吸收率α≥94％，总发射率ε≤5％，可常年在高于400℃的温度下使用。
文档编号F24J2/46GK101886847SQ20091008376
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者范天方, 范维海 申请人:范天方;范维海