溶膠凝膠技術(shù)制備太陽(yáng)能選擇吸收薄膜的研究.pdf

1、選擇性吸收表面的設(shè)計(jì)和制備是太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換的核心技術(shù)，采用光譜選擇吸收膜是提高集熱器的集熱效率、工作溫度和系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比的重要措施。目前，工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的選擇吸收薄膜是由電鍍和真空沉積法制備的Cr-Cr2O3、Ni-Al2O3、TiNOX等金屬陶瓷類(lèi)涂層。電化學(xué)法雖然高度發(fā)展但對(duì)環(huán)境污染較大，真空沉積技術(shù)則需要復(fù)雜而昂貴的設(shè)備而導(dǎo)致了鍍膜成本的增加?，F(xiàn)階段對(duì)于光熱轉(zhuǎn)換材料的研究熱點(diǎn)基本集中在能夠利用低成本無(wú)污染的制備技術(shù)制備出具有高選擇

2、吸收性能和強(qiáng)耐候性能的材料。在這種需求下，溶膠凝膠技術(shù)體現(xiàn)出了很大的發(fā)展?jié)摿蛢?yōu)勢(shì)。本論文分別采用了兩種不同的溶膠凝膠路線制備出了新型的光學(xué)性能優(yōu)異的選擇吸收薄膜，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.采用檸檬酸溶膠凝膠浸涂法，以檸檬酸為螯合劑、聚乙二醇200為酯化劑成功制備出了CuMnCoOx的尖晶石選擇吸收薄膜?？疾炝瞬煌谋∧ぶ苽錀l件，如(Cu+Mn+Co)/CA摩爾比、PEG/CA摩爾比、膜厚等因素對(duì)薄膜表面結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響。對(duì)

3、于吸收機(jī)理的研究表明，粒徑接近20nm的純相的尖晶石粒子是拓展CuMnCoOx薄膜本征吸收能力的決定性因素。此外，熱處理過(guò)程中在薄膜表面形成的孔洞（~300 nm）進(jìn)一步降低了薄膜在紫外區(qū)的反射，延長(zhǎng)了薄膜對(duì)低波的吸收路徑。結(jié)果證明，當(dāng)(Cu+Mn+Co)/CA/PEG=1時(shí)，所制備的單層薄膜膜厚約385nm，其吸收率高達(dá)0.93，明顯高于文獻(xiàn)中所制備的單層尖晶石薄膜（~0.88）。
　　2.采用溶膠凝膠一步法，以二乙醇胺或四乙烯

4、五胺為Cu2+的螯合劑和Ag+的還原劑，首次合成出了具有類(lèi)金屬陶瓷結(jié)構(gòu)的Ag-CuO的復(fù)合選擇吸收薄膜，開(kāi)發(fā)出了可用于選擇吸收的薄膜新體系。結(jié)果表明，在溶膠形成階段，Ag+被成功還原成粒徑約20 nm單質(zhì)Ag。此外，在500℃空氣氣氛的熱處理過(guò)程中，單質(zhì)銀并未被氧化，而是發(fā)生了相互團(tuán)聚和縱向生長(zhǎng)從而形成了大顆粒的納米晶，其在薄膜表面形成的針尖矩陣結(jié)構(gòu)，有效增加了Ag和CuO的本征吸收面積。合成的優(yōu)化條件顯示當(dāng)[Cu2+]=0.2M，Ag