太阳能选择性涂层W-AlN工艺及性能的分析

论文摘要

太阳能选择性涂层是太阳能集热管的重要技术,本文金属陶瓷中选择钨是作为的金属成分,铝与氮气反应形成氮化铝作为金属陶瓷中的介电材料。由于钨金属展示了良好的红外反射性能和耐高温性能,采用金属钨在金属陶瓷选择性吸收涂层中作为反射层,室温下稳定且在任何温度下不与氩气和氮气反应,作为吸收层的金属成分,有助于形成高吸收率、低发射率的金属-陶瓷。W-AlN膜已广泛应用于中温太阳能选择性吸收涂层。本论文利用磁控溅射在不锈钢和玻璃片上沉积了纯A1膜,纯W膜,W-AlN膜,A1N膜,研究了W/高W-AlN/低W-WAlN/AlN金属陶瓷薄膜的工艺。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等方法,对纯Al膜,W-AlN膜,纯W膜,A1N膜以及W/高W-AlN/低W-WAlN/AlN膜的表面形貌、结构和成分进行分析研究。得出了在不同工艺条件下W的溅射速率,测量了纯A1膜,纯W膜,A1N膜,W-AlN膜,以及W/高W-AlN/低W-WAlN/AlN膜的反射率,吸收率和透射率。本论文应用介质理论,根据W和AIN的折射率和消光系数,模拟计算了不同金属成分的介质混合体膜层的光学参数（n和k）,通过将各层薄膜的光学参数（n和k）输入到光学模拟软件TFC中,修改膜厚参数得到多层膜的最优化的设计。结果表明对太阳能选择性吸收涂层有重要的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 太阳能光热发电的分类
• 1.1 太阳能光热发电的介绍和前景
• 1.1.1 热发电技术现状
• 1.1.2 太阳能热发电前景
• 1.1.3 太阳能资源的分布
• 1.2 太阳能槽式发电
• 1.2.1 系统简介
• 1.2.2 技术发展状况
• 1.2.3 现有项目（应用情况）
• 1.3 塔式太阳能发电
• 1.3.1 技术发展
• 1.3.2 现有项目
• 1.4 太阳能碟式发电技术
• 1.4.1 技术发展
• 1.4.2 现有项目
• 2 太阳能槽式发电集热管
• 2.1 集热管的结构
• 2.2 集热管的工作原理
• 3 太阳能集热管选择性吸收涂层
• 3.1 黑铬涂层
• 3.2 Al-AlN金属陶瓷涂层
• 3.3 Mo-AlN和W-AlN涂层
• 3.4 复合金属-AlN涂层
• 2O₃涂层'>3.5 Mo-Al₂O₃涂层
• 2涂层'>3.6 Mo-SiO₂涂层
• 4 选择性吸收涂层基础理论
• 4.1 介质理论
• 4.2 发射系数测量基本原理
• 4.3 涂层折射率,消光系数的试验方法
• 4.4 耐高温及热震试验测试
• 4.5 分析表征方法
• 4.5.1 成分结构分析
• 4.5.2 形貌分析
• 4.5.3 厚度测量
• 4.5.4 结合强度分析
• 5 选择性吸收涂层的模拟计算
• 6 选择性吸收涂层的制备与分析
• 6.1 磁控溅射
• 6.1.1 磁控溅射简介及工作原理
• 6.1.2 磁控溅射沉积的特点
• 6.1.3 磁控溅射的应用
• 6.2 涂层制备
• 6.2.1 W/W-AlN涂层的制备
• 7 选择性多层膜的分析
• 7.1 W/W-AlN涂层的分析
• 7.1.1 Al靶、W靶伏安特性
• 7.1.2 基层W薄膜分析结果
• 7.1.3 W-AlN（多层）/W薄膜分析结果
• 7.1.4 表层AlN薄膜分析结果
• 7.1.5 W/hW-AlN/lW-AlN/AlN分析结果
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢