高溫太陽(yáng)能吸收涂層是太陽(yáng)能光熱發(fā)電的核心材料，同樣在重質(zhì)油開(kāi)采、海水淡化、冬季區域性供暖以及應對霧霾等領(lǐng)域扮演著(zhù)重要角色。高溫太陽(yáng)能吸收涂層應具備高的吸收率、低的發(fā)射率和良好的熱穩定性能。近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所提供了一種簡(jiǎn)單且具有普適性的高溫太陽(yáng)能吸收涂層制備新方法。
太陽(yáng)能光熱發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)和核心材料的欠缺，嚴重制約了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年來(lái)，關(guān)注度較高的金屬-電介質(zhì)復合涂層由于在高溫條件下易發(fā)生金屬氧化、擴散等問(wèn)題，最終導致涂層光學(xué)性能衰減。如何克服上述缺點(diǎn)，制備性能優(yōu)異的太陽(yáng)能吸收涂層，一直是新材料和能源研究領(lǐng)域面臨的挑戰。
超高溫陶瓷具有高熔點(diǎn)、高硬度、高導熱率、良好的抗氧化性和抗熱震性、中等熱膨脹系數和潛在的光譜選擇特性。
近年來(lái)，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所甘肅省黏土礦物應用重點(diǎn)實(shí)驗室（環(huán)境材料與生態(tài)化學(xué)研究發(fā)展中心）研究員劉剛、博士高祥虎率先在國際上開(kāi)展了超高溫陶瓷基高溫太陽(yáng)能光譜選擇性吸收涂層的可控制備及構效關(guān)系研究。他們與德國亞琛工業(yè)大學(xué)教授合作，通過(guò)光學(xué)軟件模擬，獲取了不銹鋼、超高溫陶瓷、光學(xué)玻璃、氧化鋁等材料的光學(xué)常數，并以此為基礎成功模擬設計出各類(lèi)超高溫陶瓷基太陽(yáng)能吸收涂層。依據光學(xué)模擬結果，利用磁控濺射技術(shù)，以不銹鋼(SS)為基底，在300℃的沉積溫度下制備出了SS/TiC/Al2O3、SS/TiC-Y/Al2O3、SS/TiC-ZrC/Al2O3、SS/TiC-WC/Al2O3等系列高溫太陽(yáng)能吸收涂層。該類(lèi)太陽(yáng)能吸收涂層吸收率大于0.92、發(fā)射率小于0.12，且具有良好的熱穩定性能(大于600℃)、抗腐蝕性能和抗熱震性能。部分涂層在真空800℃的環(huán)境下具有良好的長(cháng)期熱穩定性能，是目前所報道的耐高溫性能最佳的太陽(yáng)能吸收涂層之一。
該研究工作提供了一種簡(jiǎn)單且具有普適性的高溫太陽(yáng)能吸收涂層制備新方法，豐富和發(fā)展了高溫太陽(yáng)能吸收涂層膜系理論，揭示了涂層構效關(guān)系，闡明了高溫下光學(xué)衰減機理，極大拓展了超高溫陶瓷在太陽(yáng)能光熱發(fā)電中的應用，為此類(lèi)高溫太陽(yáng)能吸收涂層的可控制備奠定了理論基礎，在中低溫太陽(yáng)能吸收涂層研究領(lǐng)域同樣具有重要的應用價(jià)值。
資料來(lái)源：太陽(yáng)能光伏網(wǎng)
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