Al-AlN选择性吸收涂层性能分析及光学模拟

常州博士新能源科技有限公司 ■ 杨沐晖 夏建业

常州龙腾太阳能热电设备有限公司 ■ 郭廷伟 黄健

一 引言

太阳能选择性吸收涂层是一种高效吸收太阳能热辐射的薄膜材料，属于太阳能热利用技术。目前，国内用于太阳能热水器上的选择性吸收材料很多，有Al-AlN、SS-AlN等复合材料。Al-AlN选择性吸收涂层是目前应用最为广泛的吸热材料之一。这种传统渐变结构膜系的选择性吸收涂层吸收率良好，但发射率也较高[1]。章其初等人[2]提出双金属－介质选择性吸收膜系结构，这种涂层由金属层、两层金属－介质吸收层和减反射层构成。使用的金属材料主要有Au、Ag、Cu、Al、Ni等，用以提高膜层的红外光谱反射率，降低膜层发射率；电介质－金属吸收层由金属含量不同的高、低金属填充因子金属－介质层组成；减反射层有AlN、Al2O3、SiO2等。

本文采用双金属－介质选择性吸收膜系结构，研究了Al-AlN选择性吸收涂层材料的光热性能。选择性吸收涂层金属－介质层是主要的吸热层，对Al-AlN单层膜的反射率光谱进行模拟分析，得到膜厚及填充因子。实验以模拟的数据为标准，通过多次优化实验，得到高吸收率和低发射率的Al-AlN选择性吸收涂层。

二 实验方法

本实验采用衡阳SCS-850型镀膜机。膜层结构是Al/Al-AlN(H)/Al-AlN(L)/AlN：其中Al为红外反射层；Al-AlN(H)、Al-AlN(L)分别为高、低不同金属填充因子(体积分数)的金属－陶瓷复合层；AlN为减反射层。所用Al圆柱靶材采用直流电源溅射沉积。基底分别是不锈钢和玻璃。其中不锈钢样品镀上选择性吸收涂层，用来分析材料的光学性能(吸收率和发射率)。……