【摘要】：太陽(yáng)光譜選擇性吸收涂層在紫外-可見(jiàn)-近紅外波段具有低的反射率,在紅外波段具有高的反射率,可以最大程度吸收太陽(yáng)輻射能并將其轉(zhuǎn)化為熱能,同時(shí)盡量減小自身向外界的熱輻射,對(duì)于提高太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換效率具有重要意義。過(guò)去,國(guó)內(nèi)外對(duì)太陽(yáng)光譜選擇性吸收涂層的研究主要集中在中低溫領(lǐng)域;近年來(lái),隨著人們對(duì)光熱轉(zhuǎn)換效率的高要求,中高溫太陽(yáng)選擇性吸收涂層的研制和其光學(xué)性能成為人日益關(guān)注的焦點(diǎn)。本文就中高溫太陽(yáng)光譜選擇性吸收涂層的制備與輻射特性展開(kāi)研究,研究?jī)?nèi)容包括:1.Ni-A1203太陽(yáng)選擇性吸收涂層輻射特性的研究設(shè)計(jì)Ni-A1203太陽(yáng)選擇性吸收涂層,研究了金屬Ni體積分?jǐn)?shù)、涂層厚度以及雙層結(jié)構(gòu)對(duì)Ni-A1203涂層輻射特性的影響,為實(shí)驗(yàn)研究提供參考與指導(dǎo)。采用溶膠-凝膠法制備了 Ni-A1203太陽(yáng)選擇性吸收涂層,參照理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)條件,研究了熱處理溫度、Ni含量、入射角度、偏振光、雙層結(jié)構(gòu)對(duì)涂層輻射特性的影響,并對(duì)涂層熱穩(wěn)定性、耐候性和耐腐蝕性進(jìn)行測(cè)試。研究結(jié)果表明,當(dāng)熱處理溫度為600℃時(shí),Ni-A1203涂層形成金屬陶瓷結(jié)構(gòu);金屬Ni含量的增加有利于提高涂層的光譜選擇性,當(dāng)Ni含量為80%時(shí),涂層α=0.92,ε=0.19;太陽(yáng)入射角越小,涂層光譜選擇性越強(qiáng);而偏振光對(duì)涂層的輻射特性沒(méi)有影響。Ni-A1203涂層在500℃下的高溫穩(wěn)定性較差,但是耐候性和耐腐蝕性較強(qiáng)。2.CuCoMnOx太陽(yáng)選擇性吸收涂層輻射特性的研究采用溶膠-凝膠法制備了 CuCoMnOx太陽(yáng)選擇性吸收涂層,研究了熱處理溫度、入射角度、偏振光對(duì)涂層輻射特性的影響,并對(duì)涂層熱穩(wěn)定性、耐候性、耐腐蝕性進(jìn)行測(cè)試。研究結(jié)果表明,當(dāng)熱處理溫度為500℃時(shí),CuCoMnOx涂層形成尖晶石結(jié)構(gòu),光譜選擇性最強(qiáng),α=0.91,ε=0.148;隨著入射角的增加,CuCoMnOx涂層α逐漸降低,ε逐漸升高;而偏振光對(duì)涂層的輻射特性沒(méi)有影響;涂層的熱穩(wěn)定性、耐候性和耐腐蝕性都比較好。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK513
【圖文】：

１緒論碩士學(xué)位論文逡逑陽(yáng)輻射聚集到管狀吸收器上，加熱工質(zhì)推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電；碟式系統(tǒng)利用許多鏡子組成的逡逑凹面將太陽(yáng)輻射聚集到焦點(diǎn)上，焦點(diǎn)上的吸收器吸收熱量加熱工質(zhì)，推動(dòng)汽輪機(jī)做工；逡逑而塔式系統(tǒng)利用獨(dú)立跟蹤太陽(yáng)的定日鏡將太陽(yáng)輻射聚集到塔頂部的吸收器上，然后加熱逡逑工質(zhì)推動(dòng)汽輪機(jī)做工。三種太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)均能有效地吸收太陽(yáng)輻射能，將其轉(zhuǎn)化逡逑為熱量進(jìn)行熱發(fā)電，但是目前只有槽式聚集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，而其它兩種仍然處于試逡逑驗(yàn)示范階段。逡逑

而在其它波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射率高，此時(shí)該涂層材料可以最大程度地吸收太陽(yáng)輻射能并將其逡逑轉(zhuǎn)化為熱能，同時(shí)把熱損失降到最小。理想的太陽(yáng)光譜選擇性吸收涂層在它的工作溫度逡逑下具有很高的太陽(yáng)吸收率ａ和很低的熱發(fā)射率ｅ，其光譜反射率曲線如圖１．３所示，涂逡逑層在０．２５？２．５ｐｍ波段的光譜反射率很低（近似于０），在紅外波段的反射率很高（近似逡逑于１）。逡逑４０００邋Ｆ邐＇邋■邋—邐￣邐￣邐＂邐＾＝１邋１．０逡逑．Ｉｄｅａｌ邋ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ邐Ｂｌａｃｋｂｏｄｙ邋ｒａｄｉａｔｉｏｎ邋0邋９逡逑ｃ邋３０００邋－邐狐邋＼邐＿°，８逡逑！邋＼邐－°－７逡逑／邋＼邐－邋0－６邋｜逡逑＾邋２000邋－邐／邐＼邐－邋０．５邋｜逡逑：邐Ｓｏｌａｒ邋ｒａｄｉａｔｉｏｎ邋／邐＼邐名逡逑！．．：邋／＼邋Ａ逡逑Ｕ邋Ｉ邐｜１Ｉ＇Ｉ１Ｉ＇Ｉ１｜邋Ｖ．Ｖ逡逑０．２５邐０．５邐１邐２邐４邐８邐１６邐３２逡逑Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋（＾ｍ）逡逑圖１．３太陽(yáng)光譜與黑體輻射及理想反射率曲線逡逑１．２．２太陽(yáng)吸收率ａ和熱發(fā)射率ｓ逡逑太陽(yáng)光譜選擇性吸收涂層的目的是盡量吸收太陽(yáng)輻射能，將其轉(zhuǎn)化為熱能，同時(shí)盡逡逑３逡逑

征吸收涂層逡逑半導(dǎo)體和過(guò)渡金屬均可用作本征吸收材料，這些本征吸收材料存在一個(gè)禁帶寬逡逑對(duì)應(yīng)一個(gè)截止波長(zhǎng)ｉａｃ＝１．２４／￡ｇ）。只有波長(zhǎng)２＜厶的光才可以使得本征吸收逡逑電子發(fā)生躍遷，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�；而波長(zhǎng)Ａ＞ＡＣ的光因?yàn)槟芰坎蛔悖苯油稿义鲜詹牧�。由于太�?yáng)輻射的能量主要集中在０．３？２．５ｐｍ的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，所以對(duì)應(yīng)逡逑在０．５？１．２６ｅＶ的材料才能用作本征吸收涂層的材料，半導(dǎo)體材料如Ｓｉ、Ｇｅ、逡逑過(guò)渡金屬如Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ等均可以作為本征吸收材料［１２］。逡逑干涉吸收涂層逡逑涉涂層是從光學(xué)角度設(shè)計(jì)的，利用多層膜系在紫外－可見(jiàn)－近紅外波段的干涉效逡逑擇性吸收的目的［１３］。這種涂層從底層到表層通常由光學(xué)常數(shù)（折射率ｎ、消光逡逑逐漸減小的膜層結(jié)構(gòu)組成，太陽(yáng)輻射中的短波在涂層各膜層內(nèi)經(jīng)過(guò)多次反射而逡逑而長(zhǎng)波直接被反射出去，達(dá)到較高的太陽(yáng)吸收率和較低的熱發(fā)射率［１４，１５］。但是逡逑涂層隨著溫度的升高，其熱發(fā)射率會(huì)急劇增大，其光譜選擇性衰減嚴(yán)重，所以逡逑收涂層一般在低溫環(huán)境下使用。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2782324