耐候性太阳能选择性吸收涂层的磁控溅射制备

【摘要】：近年来太阳能热水器的发展与实际应用非常迅速,这是因为直接利用太阳能的途径很多,但简单而又最易实现的是太阳能光热转换。近年来,全国出现了上千家各种规模的太阳能企业,其中以太阳能热水器企业为主,而热水器又以全真空玻璃管集热器占多数,平板型集热器较少,但是不容忽视的一个问题是：高效率的太阳能材料与建筑一体化结合是太阳能热水器发展的趋势。目前国外太阳能热水器与建筑一体化多采用平板型集热器,而国内平板型太阳能热水器存在两大主要弊病,首先是其热水器的关键部分——吸热表面多为非选择性吸收表面,导致较高温度下吸热表面的热发射率不容忽视,从而使得热水器系统效率不高,其次,其吸收表面制备方法多为涂刷和电镀等工艺,会导致环境污染,有的工艺还存在涂层易剥落等缺点,如何解决太阳能热水器尤其是平板型存在的问题,关键就要用一种环保的工艺制备适应建筑一体化趋势的高效光谱选择吸收表面,同时又便于形成产业化规模的太阳光谱选择性吸收薄膜。目前世界很多国家都在积极研究工艺简单、成本低廉、性能优良稳定的中高温光谱选择吸收薄膜。本论文根据金属陶瓷型太阳光谱选择吸收性吸收薄膜和磁控溅射技术的原理,在国内外研究发展基础上,针对目前国内平板型太阳能集热器的现有状况,结合太阳能热水器建筑一体化的发展趋势,开展了磁控溅射制备光谱选择吸收薄膜的研究。 本工作以直流反应磁控溅射方法作为制备手段,选择Ti为靶材,以N2、O2两种气体为反应气体,反应磁控溅射制备太阳能选择吸收涂层,使之具有较好的光谱选择性吸收特性和装饰效果,可应用于平板型太阳能热水器的吸热表面并直接作为光热转换建筑材料。通过大量的实验和分析,对影响工艺和薄膜质量的因素进行了归纳,获得了比较稳定的溅射条件和操作工艺。通过X射线衍射仪和原子力显微镜(AFM)分析薄膜的微观结构,并对太阳辐射吸收率和发射率以及薄膜的光学常数进行了测试。 【关键词】：TiNxOy/SiO_2 耐候性 太阳能选择吸收涂层 磁控溅射
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK519;TU822
【目录】：

• 摘要9-11
• Abstract11-13
• 第一章 绪论13-31
• 1.1 我国的能源现状13-14
• 1.2 太阳能的利用14-18
• 1.2.1 太阳能资源分布14-16
• 1.2.2 太阳能资源的利用16-18
• 1.3 太阳能集热器的发展18-22
• 1.3.1 国内外现状和发展趋势18-21
• 1.3.2 应用或产业化前景、市场需求21-22
• 1.4 太阳能选择性吸收涂层22-26
• 1.4.1 太阳能选择性吸收涂层的研究与进展22-23
• 1.4.2 太阳能选择性吸收涂层的吸收原理23-24
• 1.4.3 太阳能选择性吸收涂层的制备方法24
• 1.4.4 太阳能选择性吸收涂层的设计24-26
• 1.5 磁控溅射法26-30
• 1.5.1 溅射26-27
• 1.5.2 磁控溅射27-28
• 1.5.3 磁控溅射的优点28
• 1.5.4 反应磁控溅射28-30
• 1.6 本课题主要研究内容和意义30-31
• 1.6.1 主要内容30
• 1.6.2 研究意义30-31
• 第二章 实验31-39
• 2.1 实验方案31-32
• 2.2 实验设备32-34
• 2.3 涂层的结构表征和性能测试方法34-37
• 2.3.1 表面形貌分析34
• 2.3.2 XRD34-35
• 2.3.3 涂层的附着性测试35-36
• 2.3.4 耐热性能测试36
• 2.3.5 Optsol吸收与发射快速测量仪36-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第三章 实验结果与讨论39-61
• 3.1 基材的选择与处理39-41
• 3.2 磁控溅射的工艺参数讨论41-51
• 3.2.1 磁控溅射的主要影响因素41
• 3.2.2 工艺参数讨论41-51
• 3.3 耐候性太阳能选择吸收涂层的优化51-57
• 3.3.1 红外反射层的优化51-53
• 3.3.2 吸收层的优化53-56
• 3.3.3 减反层的优化56-57
• 3.4 膜层的微观结构分析57-60
• 3.4.1 XRD测试58-59
• 3.4.2 AFM测试59-60
• 3.5 本章小结60-61
• 第四章 结论和展望61-63
• 4.1 主要结论61
• 4.2 展望及构想61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-69
• 附录：发表的论文、专利及获奖69-70
• 学位论文评阅及答辩情况表70

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

干涉型Al-N-O选择性吸收表面的研究    谢光明,李金许,高汉三,尹万里

德、美、日等发达国太阳能利用状况一览    

太阳能光伏发电发展情况    

民用建筑太阳能热水器强制安装政策研究    胡润青;

二十一世纪中国能源矛盾和可持续发展    吴家正,肖郴松,朱彤

选择性吸收表面与集热器效率研究    赵玉文

太阳光谱选择性吸收涂层新型颜料的合成研究    刘胜峰

太阳吸收涂层与真空集热管的热性能    殷志强，严习元，陈腾华，赵铁松，安瑞红，唐轩

国内外平板太阳能热水器发展概况    霍志臣;罗振涛;

全玻璃同轴型真空管太阳集热器的热性能    殷志强

反应磁控溅射法制备玻璃基TiO_2/TiN/TiO_2多层薄膜的研究    李春领

日光温室采光与下挖深度优化设计    李霞;于贤昌;艾希珍;李清明;

太阳热水装置(六)    刘鉴民;喜文华;魏一康;张兰英;

基于光照的日光温室总体尺寸确定方法研究    魏晓明;周长吉;曹楠;丁小明;

坦克炮管温度场的有限元计算    罗来科,宣益民,韩玉阁

PVC屋面防水卷材热能转换与控制的研究    陈耀庭,杨亚栩

椭偏测厚仪测量结果的计算机数据处理    刘卓健,唐振方,孙汪典

浅析内蒙古煤炭资源开发利用中存在的问题及对策    刘艳英;

太阳能热水供应的现状与发展    韩晶,石久胜,高云峰

电化学表面技术在太阳能热转换中的应用    陈延禧,韩佐青,王士逯

输电线路防覆冰涂料的研究进展    胡小华;魏锡文;陈蓓;

太阳能光谱选择性吸收保护涂层    杨中周;于翔;肖国丰;付志强;

太阳能热利用技术的应用概况    张琛;

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

太阳能地下混凝土存取热试验研究与数值模拟    赵研

绝缘子超疏水涂层制备方法与防冰性能研究    赵玉顺

高层住宅太阳能热水系统一体化设计研究    杜晓辉

SCPC集热器及其太阳能热泵热水系统研究    穆振英

复合式热泵供热系统的耦合特性研究    刘逸

钒化合物纳米晶的制备和性质研究    许静

Ⅱ-Ⅵ族半导体异质结构中的激子及其压力效应    郭子政

几种光电功能薄膜的光学和磁光性质研究    郜小勇

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

太阳能果蔬脱水车间性能试验及苹果脱水工艺优化研究    高兴海

U型玻璃真空管太阳能集热器热性能研究与优化设计    安玉娇

塔式定日镜姿态角的最优估计    王凯迪

等离子喷涂法与Sol-Gel法复合制备中高温太阳能选择性吸收涂层的研究    李光磊

黑镍黑铬太阳能选择性吸收涂层的制备与研究    王涛

中高温太阳能选择性吸收涂层的制备与研究    马涛

碳化物金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层制备工艺及性能的研究    陈伟

碳化物金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层结构设计及性能研究    高荣义

动态热负荷下太阳能土壤源热泵系统性能研究    韩伟

玻璃表面的透明半导体薄膜    王承遇，陶瑛，王波

低辐射镀膜玻璃的膜系结构及其特性    张红,李越

玻璃的节能特性及节能玻璃    马军

TiN涂层表面氧化层研究    王永康，王伟民，顾晓红，李炳生，夏立芳，雷廷权

甲基橙溶液多相光催化降解研究    王怡中,符雁,汤鸿霄

Hellmann-Feynman定理在化学键研究中的应用——双原子键的三中心静电模型    杨频;

铝复合选择性吸收表面    殷志强,史月艳

光伏发电的现状及我国的差距    王斯成

元素电负性的力标、能标和距标    杨频

太阳光谱选择性吸收涂层机理研究（Ⅰ）──采光涂层新型基料的研究    刘胜峰，秦广龙，陈小平，李玮，孔荣贵

高稳定Ni-Cr薄膜电阻的研究    张丽娟,王芳,孙承松,蔡震,陈桂梅

氨化Ga_2O_3/TiO_2/Si薄膜制备GaN纳米线    孙莉莉;薛成山;孙传伟;艾玉杰;庄惠照;王福学;陈金华;李红;

等离子体辅助ITO薄膜低温生长    张天伟;杨会生;罗庆洪;王燕斌;陆永浩;

氧化铝薄膜磁控溅射工艺参数对PET基体温度的影响    林晶;刘壮;孙智慧;高德;

用于激光直写灰度掩模的二元金属薄膜的制备及光学性质    马锋;王多书;罗崇泰;叶自煜;刘宏开;王济州;

柔性衬底WO_x-Mo薄膜电致变色性能研究    范芸;唐武;翁小龙;邓龙江;

非平衡磁控溅射二维磁场分布模拟计算    赵卓;周艳文;刘悦;

磁控溅射氮分压对Nb-Si-N薄膜结构和性能的影响    王剑锋;宋忠孝;徐可为;范多旺;

纳米TiO_2薄膜光催化降解苯酚的试验研究    陈克坚;吴奎;万雨龙;

空心微珠表面磁控溅射和化学镀金属膜的特性比较    徐政;俞晓正;蔡楚江;沈志刚;

ITO靶材在溅射过程中结瘤行为的研究    姚吉升;唐三川;陈坚;王玺;周友元;黄军武;

用磁控溅射方法在空心微珠表面镀纳米铜膜的研究    徐政;俞晓正;沈志刚;

基于Atemga128的磁控溅射镀膜机(英文)    刘艳涛;马剑平;

磁控溅射TaN_x/Ag/TaN_x低辐射复合膜的性能    吴萌;黄佳木;郝晓培;

氮化碳薄膜合成方法进展    黎明锴;彭友贵;

磁控溅射锆钒合金膜    梁建华;赵鹏冀;郝万立;施立群;

Ti表面磁控溅射Nb膜的研究    姚为;吴爱萍;邹贵生;任家烈;

NiFe层厚度对薄膜磁阻性能的影响    季雅静;秦会斌;叶丽云;

负偏压对PET上磁控溅射氧化铝薄膜的影响    林晶;刘壮;孙智慧;高德;

提高金属涂层与有机基材附着力的表面改性研究    霍纯青;桑利军;陈强;岳蕾;付亚波;

防眩光是汽车膜最重要的性能    中国建材技术装备总公司高级工程师 孙廷祥

技术水平不断提高 部分产品有所突破    信息产业部电子信息产品管理司 王勃华

强生膜推出高端建筑陶瓷膜    王桂兰 杨春莉

北仪创新：真空龙头    本报记者 孙颖

殷志强来衡讲授“太阳能”    本报记者 武孝军　实习生 肖枚

亿元以上投资项目达57个    记者 李明娟

中科纳米：自清洁玻璃产业化先锋    记者 张立君

清华阳光打造中国可再生能源利用新形象    记者 陈雅君

发展本土化集成电路设备迫在眉睫    记者 诸玲珍

铜锰合金型磁自旋阀    

磁控溅射SiC薄膜制备及其场发射相关性能研究    魏艳君

基于磁控溅射方法制备二氧化钛薄膜及其亲水特性研究    常学森

辐照损伤材料的实验模拟研究：含氦薄膜制备及MAX相材料离子辐照行为    张磊

极紫外和软X射线窄带多层膜的研究    吴文娟

WO_3薄膜及器件的电致变色性能研究    李竹影

含氦钛膜的制备、表征及退火行为研究    刘超卓

氧化钒薄膜结构和性能研究    许旻

反应烧结碳化硅基底致密层制备及性能研究    周玉锋

TbDyFe薄膜的磁致伸缩性能及其与弹性、压电衬底复合效应研究    万红

钛表面磁控溅射氮硅锆涂层对钛瓷结合的影响及G-I钛遮色瓷的研制    张惠

玻璃基光刻铬掩膜板的膜系研究    王凤丹

VLSI工艺中铝互连与蚀刻的研究    王强

磁控溅射法制备ZnO透明导电薄膜组织与性能研究    何维凤

全钙钛矿结构磁性隧道结的制备与性能研究    杜永胜

Mg_xZn_（1-x）O透明导电薄膜的制备及性能研究    黄伟霞

磁控溅射法制备二氧化钛半导体薄膜的光致催化和亲水特性研究    张世权

近等原子比TiNi合金薄膜的制备与马氏体相变机理的研究    高坤

氨化硅基磁控溅射Ga_2O_3/Co薄膜制备GaN纳米结构和薄膜的研究    秦丽霞

基于高频声表面波滤波器的AlN/金刚石多层膜制备研究    张明伟

SnO_2材料的第一性原理研究及其薄膜制备    李小娟