一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109338295A(43)申请公布日2019.02.15(21)申请号201811244832.2(22)申请日2018.10.24(71)申请人中国科学院兰州化学物理研究所地址730000甘肃省兰州市天水中路18号(72)发明人高祥虎邱晓莉刘刚(74)专利代理机构甘肃省知识产权事务中心62100代理人孙惠娜(51)Int.Cl.C23C14/06(2006.01)C23C14/08(2006.01)C23C14/16(2006.01)C23C14/35(2006.01)F24S70/20(2018.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层及其制备方法。所述的太阳能吸收涂层沉积在基底上，在基底上由底层到顶层形成三层膜结构，依次包括红外反射层、吸收层和减反射层，红外反射层为金属钨W或金属钼Mo，吸收层由二硼化铪和二氧化铪的复合陶瓷薄膜组成，减反射层由氧化铝组成。在大气质量因子AM1.5条件下，涂层吸收率≥0.91，发射率≤0.12。该涂层具有良好的热稳定性，可长期在500oC的真空环境下使用。本发明的涂层具有优异的光学性能和良好的热稳定性能，制备工艺简单，在太阳能中高温应用领域具有重要的应用前景。CN109338295ACN109338295A权利要求书1/1页1.一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层，其特征在于：该高温太阳能吸收涂层自基底表面向上依次为红外反射层、吸收层和减反射层，所述红外反射层为金属钨W或金属钼Mo,所述吸收层为二硼化铪HfB2和二氧化铪HfO2的复合陶瓷，所述复合陶瓷中二硼化铪HfB2和二氧化铪HfO2均为非晶态，所述二硼化铪HfB2和二氧化铪HfO2的复合陶瓷吸收层是由直流磁控溅射二硼化铪HfB2所得，氧化铪HfO2由二硼化铪HfB2部分氧化得到，所述减反射层为氧化铝Al2O3。2.根据权利要求1所述的一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层，其特征在于：所述红外反射层是金属钨W薄膜或金属钼Mo薄膜，薄膜厚度为200-550纳米。3.根据权利要求1或2所述的一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层，其特征在于：所述吸收层厚度为30-70纳米。4.根据权利要求3所述的一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层，其特征在于：所述减反射层厚度为40-80纳米，且减反射层氧化铝Al2O3为非晶态。5.根据权利要求1或4所述的一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层，其特征在于：所述基底为不锈钢或镍基合金，且基底表面的粗糙度为2-6纳米。6.上述任一权利要求所述的一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：（1）红外反射层的制备：以99.9%的金属钨或金属钼作为靶材，将真空室预抽本底真空至1.5×10-6-6.5×10-6Torr,采用直流磁控溅射技术,调整金属钨或金属钼靶材的溅射功率密度为1-4.5W/cm-2，溅射沉积时氩气的进气量为20-60sccm，开始在吸热体的基底不锈钢或镍基合金上沉积金属钨薄膜或金属钼薄膜，金属钨薄膜或金属钼薄膜的厚度为200-550nm；（2）吸收层的制备：采用纯度99.99%的二硼化铪作为磁控溅射靶材,利用直流磁控溅射技术，其中二硼化铪靶材的溅射功率密度为2-6W/cm-2，溅射沉积时氩气的进气量为20-60sccm，开始在红外反射层上沉积二硼化铪制备吸收层，吸收层为二硼化铪HfB2和二氧化铪HfO2的复合陶瓷，其厚度为30-70nm；（3）减反射层的制备：吸收层制备完毕后，以纯度99.99%的Al2O3作为靶材，调节Al2O3靶材的溅射功率密度为4-6W/cm-2，溅射沉积时氩气的进气量为20-60sccm，采用射频磁控溅射在吸收层上溅射制备减反射层，厚度为40~80nm。7.根据权利要求6所述的一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层及其制备方法，其特征在于：红外反射层、吸收层和减反射层的制备过程中，基底不锈钢或镍基合金的温度为100-250oC。2CN109338295A说明书1/4页一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层及其制备方法技术领域[0001]本发明属于太阳能热发电和功能薄膜技术领域，具体涉及一种二硼化铪-二氧化铪基高温太阳能吸收涂层及其制备方法。背景技术[0002]太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。一般来说，太阳能光热发电形式有槽式、塔式、碟式（盘式）、菲涅尔式四种系统。槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物