太陽能選擇性吸收復(fù)合材料與涂層設(shè)計(jì)研究.pdf

1、太陽能光熱轉(zhuǎn)換是太陽能利用的主要方式之一，這里的關(guān)鍵部件是吸收太陽能的吸收涂層。吸收涂層的種類繁多，制備工藝也不盡相同，本文主要是針對(duì)等離子噴涂工藝制備金屬陶瓷復(fù)合吸收涂層的相關(guān)性能研究。文中從多個(gè)方面探索了涂層材料的吸收機(jī)理，對(duì)如何選擇合適的吸收材料提供了一種方法，也為減反層的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了一種思路。
　　 本文首先通過第一性原理計(jì)算出WC、Co、Ni、Mo、Cr、NiO、CoO、Cr2O3、Al2O3等物質(zhì)能帶圖和態(tài)密度，從

2、電子結(jié)構(gòu)的角度來分析他們的吸收性能。計(jì)算出各物質(zhì)對(duì)太陽光的吸收比αS、發(fā)射比εS以及吸收發(fā)射比αS/εS，找出綜合吸收性能較好的物質(zhì)。結(jié)果表明，WC和CoO具有較大的吸收率，而Co和Ni則具有較小的發(fā)射率。
　　 其次，我們用MS中的CASTEP模塊計(jì)算出WC和Co的介電函數(shù)，通過等效媒介理論推導(dǎo)出兩者的質(zhì)量比為m(Co)∶ m(WC)=2∶8時(shí)，WC-Co的復(fù)合介電常數(shù)(ε)，由介電常數(shù)(ε)與反射率R（ω）之間的關(guān)系得到復(fù)合

3、涂層的反射率譜。采用同樣的比例關(guān)系，制備出WC-Co金屬陶瓷膜，并加以測(cè)試。數(shù)據(jù)表明，理論值與測(cè)試值的變化趨勢(shì)幾乎一致;且在0.5～1.0μm范圍內(nèi)，測(cè)試值稍加大于理論值;分析涂層的SEM圖可以看出這是因?yàn)橥繉犹厥獾谋砻餍蚊矊?duì)光譜產(chǎn)生陷阱作用造成的。
　　 再次，文章以CoO-Ni為例，研究從理論計(jì)算入手以獲得性能優(yōu)越的太陽能選擇性吸收涂層的方法，為實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)。首先分別計(jì)算出CoO和Ni的介電常數(shù)(ε)，通過等效媒介理論推導(dǎo)出