磁控濺射法制備Cr-Cr2O3干涉型太陽能選擇吸收薄膜的研究.pdf

1、太陽能選擇性吸收薄膜是太陽能光熱應用中關鍵的技術,但是現階段太陽能選擇性吸收薄膜普遍存在光熱轉換效率低、工藝重復性差、高溫下穩(wěn)定性差等缺點,國內在這方面的研究更是相對落后。因此,在常規(guī)能源相對匱乏的情況下,對太陽能選擇性吸收薄膜的研究顯得重要。本文采用射頻反應磁控濺射的方法制備太陽選擇吸收薄膜,并研究膜的制備工藝,分析膜的光學性能。
　　以純度99.99％的單質Cr為靶材,Ar為工作氣體,O2為反應氣體,在玻璃基片上濺射制備Cr-

2、Cr2O3薄膜。研究濺射時間、氧氣流量、濺射功率對薄膜成分結構的影響,濺射時間和靶基距離對薄膜厚度的影響。結果表明氧氣流量和濺射功率對薄膜成分影響較大,隨著氧氣流量的增加,薄膜中Cr2O3成分逐漸增多,Cr的含量逐漸減小,氧氣流量配比不合適的時候薄膜中還會出現鉻的其他氧化物。隨著濺射功率的增大,薄膜中Cr2O3含量逐漸減少,Cr含量逐漸增多。薄膜的厚度隨濺射時間呈線性增長。
　　以拋光金屬Cu基片為紅外反射層,磁控濺射法制備不同C

3、r含量的Cr-Cr2O3金屬陶瓷雙吸收層,并使用SnO2為減反射層,獲得干涉型選擇性吸收薄膜。著重研究雙吸收層的厚度、低金屬層的金屬含量和高金屬層的金屬含量對薄膜光譜選擇吸收性能的影響。結果表明:(1)雙吸收層的厚度將影響吸收峰的位置和吸收極值的大小。隨著厚度的增加吸收峰向長波方向移動,吸收極值趨近于反射零點。(2)低金屬層的金屬含量影響薄膜的光吸收效果。隨金屬含量的增加,吸收效果明顯加強,當金屬含量進一步增加時,反射率明顯增加,干涉效

4、應消失。(3)高金屬層的金屬含量影響薄膜的截止波長和吸收效果。隨金屬含量的減少,薄膜的截止波長向長波方向移動,吸收效果增強,但是紅外反射率明顯變弱,光譜選擇性變差。
　　綜合考慮濺射時間、氧氣流量、濺射功率、靶基距離等各因素的影響,優(yōu)化濺射工藝,制備了性能優(yōu)良的干涉型太陽能選擇性吸收薄膜。薄膜具有明顯的光譜選擇性,在470nm和1500nm處出現吸收峰,截止波長在2500nm處。高金屬含量層和低金屬含量層的厚度分別為110nm和7