太陽能高溫真空集熱管表面增透膜的制備工藝控制及性能.pdf

1、太陽能的利用能夠避免化石能源所帶來的環(huán)境危機(jī),同時(shí)滿足日益增長(zhǎng)的能源需求。太陽能光熱、光電利用技術(shù)可以解決工業(yè)與民生領(lǐng)域中的熱能和電能的供給。
　　高溫真空集熱管是太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部件,其性能直接決定整個(gè)系統(tǒng)的集熱效率。為了使太陽光最大化地透過玻璃進(jìn)入集熱管的核心部分,提升太陽光的利用效率,需要在玻璃管表面制備一層具有增透作用的光學(xué)薄膜。同時(shí),由于集熱管的使用環(huán)境在戶外,塵土及污染物的附著會(huì)影響到玻璃管的透光性能,這

2、就給增透膜的自清潔性能提出了更高的要求。
　　二氧化硅(SiO2)薄膜由于具備低反射率及低的表面散射性能,可以增強(qiáng)光的透射率,因此,納米SiO2被認(rèn)為是制備增透膜的首選材料。本論文針對(duì)目前太陽能集熱管對(duì)透光性及自清潔性能的需求開展了SiO2增透膜的制備工藝研究,解決了膜系設(shè)計(jì)、制備等技術(shù)問題。論文研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、用電子束蒸發(fā)技術(shù)制備了單層SiO2增透膜,并考察膜厚度對(duì)膜層光學(xué)性能的影響,選擇了最優(yōu)化的工藝參數(shù)。結(jié)果表

3、明,該膜層可使玻璃對(duì)可見光的透射率從92％提升至95%以上。
　　2、用溶膠-凝膠法制備了單層、雙層及復(fù)合SiO2增透膜膜系。截止目前,國(guó)內(nèi)外已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道了用溶膠-凝膠法制備SiO2薄膜的方法,但均是采用價(jià)格昂貴的正硅酸乙酯(TEOS)作為SiO2溶膠的前驅(qū)體,這在很大程度上限制了薄膜的大面積工業(yè)化使用。針對(duì)該問題,本論文通過采用廉價(jià)的硅溶膠代替TEOS作為原料,工業(yè)乙醇為溶劑,以酸或堿為催化劑制備SiO2增透膜,并在理論上探

4、討了不同催化劑作用下的過程機(jī)理。檢測(cè)結(jié)果表明,該膜系對(duì)玻璃的透光率均有大幅度的提升,透射率達(dá)96%-99%,且部分已應(yīng)用于太陽能集熱產(chǎn)業(yè)中。
　　3、為了制備集增透和自清潔于一體的多功能光學(xué)薄膜,論文采用真空鍍膜法制備了SiO2/TiO2雙層膜,其中的TiO2薄膜是用磁控濺射法制備,通過控制膜的厚度及后處理的工藝,該雙層膜將玻璃對(duì)可見光的透射率提升至94-95%,且膜層具有超親水性和光催化性能。
　　4、用溶膠-凝膠法制備出