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摘 要

近年来,随着能源和环境问题的日益严峻,世界各国都纷纷加大了对可再生能源的投入研究,而太阳能作为最丰富的可再生能源,具有独特的优势和巨大的开发利用潜力。它与其他能源相比,太阳能具有安全可靠、无噪声、无污染、无需消耗燃料等优点,这是常规能源无法比拟的,因此,开发太阳能资源具有极其重要的意义。

金属陶瓷光谱选择性吸收涂层作为太阳能集热器的核心部件，已广泛应用于太阳能热水器，太阳能热发电，海水淡化等领域。但是目前的选择性涂层仍然存在着性价比不高，环境负荷重等缺点，制备出高性价比，环境友好的太阳能选择性吸收涂层仍然是广大科研工作者共同奋斗的目标。

本文研究以喷涂法制备的太阳能选择性吸收涂层的光学性能，研究以实验为主，通过制定实验方案，确定实验步骤。完成4组不同配比的Mo-SiO2太阳能选择性吸收涂层的制备，研究其常温状态下不同太阳波长的反射率，通过测得数据分析绘制光谱反射图谱。利用发射率与波长的关系等公式计算出Mo-SiO2的吸收率以及发射率。

关键词：金属陶瓷 太阳能 选择性吸收涂层 反射率 吸收率 发射率

Abstract

In recent years, the energy and environment issues is increasingly serious, many countries in world have increased input and research in the renewable source, solar energy is the most abundant renewable resource, which has unique advantages and great potential for development. Compared with other energy, it is safe and reliable, has no noise, no pollution, and no consumption of fuel, these advantages are unmatched by conventional energy, therefore, it is very important to develop solar energy.

As a core component of the solar collector, solar selective absorbing coatings have been widely used in solar water heaters, solar thermal power generation, water desalination and other fields. But there are still some shortcomings such as high cost, environmental impact weight and so on, creating cost-effective, environmentally friendly solar selective absorbing coating is still the common goal for researchers.

In this paper, we study the solar selective absorbing coating which was prepared by spraying optical performance, study is given priority to with the experiment, through the experiment scheme, determine the experimental steps. Complete 4 set of different ratio of Mo - SiO2 solar selective absorption coating preparation, study different solar reflectance wavelength at room temperature, mapping spectral reflectance spectra through data analysis. The absorption rate and the emissivity of Mo-SiO2 were calculated by the formula of the relationship between emissivity and wavelength.

Key words: Metal ceramic, solar energy, selective absorption coating, reflectivity, absorptivity, emissivity

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2太阳光谱选择性吸收涂层分类 1

1.2.1本征吸收涂层 1

1.2.2光干涉型涂层 4

1.2.3多层渐变膜型涂层 4

1.2.4金属陶瓷复合涂层 5

1.3涂层选择性吸收原理 5

1.4太阳光谱选择性吸收涂层制备方法 6

1.5涂层各方面性质对其光学性能的影响 6

1.5.1涂层厚度对其光学性能的影响 6

1.5.2不同Ni含量对涂层光学性能的影响 7

1.5.3表面处理对涂层光学性能的影响 7

1.5.4颜料对涂层光学性能的影响 8

1.6薄膜的制备方法 9

1.7太阳能选择吸收涂层的展望 9

1.8结语 10

第二章 实验 12

2.1实验材料及仪器 12

2.1.1 Mo-Al2O3成分 12

2.1.2 高能球磨机 13

2.1.3 BS 224S 电子称 14

2.1.4 101A-1E电热鼓风干燥箱 15

2.1.5 其他材料及仪器 16

2.2实验内容 17

2.2.1材料配比 17

2.2.2实验方法 18

2.3实验步骤 18

第三章 太阳能选择性吸收涂层的光学性能研究 19

3.1 太阳光谱发射率和吸收率的测定 19

3.1.1 测定原理 19

3.1.2 吸收、反射和透射的原理 20

3.1.3 太阳光谱吸收率测定原理 21

3.1.4 太阳光谱发射率测定原理 24

3.2 表征仪器 25

3.2.1 赛默飞世尔Nicolet IS-10傅里叶变换红外光谱仪 25

3.2.2 紫外-可见分光光度计 27

3.3 实验数据整理与分析 30

3.3.1 涂层光学性能的测量 30

3.3.2 吸收率及辐射率的计算 34

第四章结论与展望 36

参考文献 37

致谢 39

第一章 绪论

1.1课题背景

20世纪70年代以来,世界能源危机问题突出,寻找新能源成为日渐紧迫的问题,而太阳能作为一种既清洁又可持续发展的能源,备受世界各国关注。太阳光谱选择性吸收薄膜可实现对太阳辐射可见光和近红外范围的高吸收,同时对红外波段具有高反射率即较低的热发射率,其作为太阳能平板集热器的核心部件^[1],一直是太阳能热利用领域的重要研究课题。

光谱选择性吸收涂层的概念是20世纪40年代由Cabot最早提出的，并研制成样品， 当时还不能实用。随后Cabot等研制了选择性涂料，但也不能满足实用要求。1955年， 以色列Ednards等在第一届国际太阳能会议上发表了光谱选择性吸收涂层的基础理论， 并通过对电镀黑镍和铝板上涂布氧化铜的实验研究，从而在理论和实际应用上都取得了很大的进展^[2]。

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