溶膠凝膠技術制備太陽能選擇吸收薄膜的研究.pdf

1、選擇性吸收表面的設計和制備是太陽能光熱轉(zhuǎn)換的核心技術，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)的性價比的重要措施。目前，工業(yè)上應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等金屬陶瓷類涂層。電化學法雖然高度發(fā)展但對環(huán)境污染較大，真空沉積技術則需要復雜而昂貴的設備而導致了鍍膜成本的增加?，F(xiàn)階段對于光熱轉(zhuǎn)換材料的研究熱點基本集中在能夠利用低成本無污染的制備技術制備出具有高選擇

2、吸收性能和強耐候性能的材料。在這種需求下，溶膠凝膠技術體現(xiàn)出了很大的發(fā)展?jié)摿蛢?yōu)勢。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性能優(yōu)異的選擇吸收薄膜，主要研究內(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、膜厚等因素對薄膜表面結構和光學性能的影響。對

3、于吸收機理的研究表明，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，熱處理過程中在薄膜表面形成的孔洞（~300 nm）進一步降低了薄膜在紫外區(qū)的反射，延長了薄膜對低波的吸收路徑。結果證明，當(Cu+Mn+Co)/CA/PEG=1時，所制備的單層薄膜膜厚約385nm，其吸收率高達0.93，明顯高于文獻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金屬陶瓷結構的Ag-CuO的復合選擇吸收薄膜，開發(fā)出了可用于選擇吸收的薄膜新體系。結果表明，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程中，單質(zhì)銀并未被氧化，而是發(fā)生了相互團聚和縱向生長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構，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[Cu2+]=0.2M，Ag