高温度辐射选择性涂层及相关设备制造技术

一种太阳能接收器包括波长选择性涂层，该波长选择性涂层包括：第一扩散阻挡层、金属IR反射层、太阳能吸收层、抗反射层和/或硬涂层保护层。以高太阳能吸收系数和低热发射率为特征的选择性吸收器涂层可以用于将所捕获的太阳能辐射转变为可用热量。在实施例中，提供了更加高效的选择性涂层，其将相对高的太阳能吸收率（例如，大于大约0.96）和相对低的热发射率（例如，在700℃下小于大约0.07）相结合，并且例如在户外条件下热稳定的在600℃之上。在太阳能场中这种涂层的使用可以在大约600℃或者更高的操作温度下允许太阳能场操作效率的增加。

【技术实现步骤摘要】
高温度辐射选择性涂层及相关设备相关申请的交叉引用本申请要求于2013年3月13日提交的美国临时申请N0.61/779，773的权益，通过引用方式将其全部内容并入本文中。
概括而言，本公开涉及太阳能选择性涂层，并且更具体而言，涉及用在太阳能塔系统的组件中的太阳能选择性涂层。
技术实现思路
本公开涉及一种具有波长选择性涂层的太阳能接收器，该波长选择性涂层包括:第一扩散阻挡层、金属红外线(IR)反射层、太阳能吸收层、抗反射层和/或硬涂层保护层。 以高太阳能吸收系数和低热发射为特征的选择性吸收器涂层可以用在太阳能热能应用中，以将所捕获的太阳能辐射转变为可用热量。可以使用基于CERME(陶瓷/金属混合物)的薄层系统。可以通过气相沉积或者溅射来产生这种分层系统。 从基板表面开始并且向涂层的外部发展的层系统可以包括下列层中的任何一种:金属IR反射层、太阳能吸收层、抗反射层和硬涂层保护层。金属IR反射层可以包括在红外线范围中具有高反射性的金属，例如，贵金属或者难熔金属硅化物。太阳能吸收层可以包括CERMET。该CERMET可以包括金属，例如，钼、镍、钯、钨、铬或者钥，该金属嵌入在氧化物(例如，Al2O3或者S13)中。抗反射层可以包括纯氧化物，例如S12或A1203。 此外，太阳能选择涂层可以包括粘接层，以提供涂层到基板的良好粘接。在一些实施例中，基板可以包括碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢或超合金。 大于600°C的操作温度可以加速吸收层之内的扩散过程并且穿过太阳能选择性涂层的多个层。这些扩散过程对整个系统的性能起负面作用。在极其高的温度处，来自基板的元素可以扩散到吸收器涂层中，这可以引起该层特性的改变。例如，铁、锰、钥、铬或镍可以扩散到该层系统中。 在所公开主题的实施例中，提供了更加高效的选择性涂层，其将相对高的太阳能吸收率(例如，大于大约0.96)和相对低的热发射率(例如，在700°C时小于大约0.07)相结合，并且理想地在户外条件下热稳定的在600°C之上，这可以在大约600°C或者更高的操作温度下允许太阳能场操作效率的增加。 一些实施例涉及太阳能选择性涂层，该太阳能选择性涂层可以依次包括下列涂层:第一扩散阻挡层，其包括至少一种扩散阻挡材料；金属IR反射层；太阳能吸收层；以及抗反射层。在一个或多个实施例中，太阳能选择性涂层可以在至少600°c的长期操作温度处针对AMl.5光谱具有至少95%的吸收率。太阳能吸收层可以具有大约80nm到120nm之间的厚度。扩散阻挡材料可以包括选自S1x、SiN, T12, T1x、金属/AlOx CERMET和金属/S1x CERMET中的至少一种。太阳能选择性涂层还可以包括与第一扩散阻挡层相邻的第二扩散阻挡层。第一扩散阻挡层和第二扩散阻挡层中的一个可以包括选自S1x、SiN, T12,T1x中的至少一种，而第一扩散阻挡层和第二扩散阻挡层中的另一个可以包括选自金属/AlOx CERMET和金属/S1x CERMET中的至少一种。 [0011 ] 在一些实施例中，太阳能选择性涂层还可以包括基板的自然氧化层。基板包括碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢或超合金中的至少一种。 IR反射层可以包括贵金属和难熔金属硅化物中的至少一种。太阳能吸收层可以为CERMET层。CERMET层的陶瓷部分可以包括氧化铝或氧化硅中的至少一种，并且CERMET层的金属部分可以包括钼、镍、钯、钨、铬或者钥中的至少一种。在一些实施例中，太阳能选择性涂层还可以包括在IR反射层和太阳能吸收层之间的第三扩散阻挡层。第三扩散阻挡层可以包括选自Si0x、SiN、Ti02、Ti0x*的至少一种。太阳能选择性涂层还可以包括硬涂层保护层。在一些实施例中，太阳能吸收层是厚硬涂层保护层，并且太阳能吸收层可以具有大于120nm的厚度。 —些实施例涉及涂层金属制品(coated metal article),该金属制品可以包括金属层，该金属层包括碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢或超合金。太阳能选择性涂层可以设置在所述金属层的表面上。太阳能选择性涂层可以包括:(a)第一扩散阻挡层，其包括至少一个扩散阻挡材料；(b)金属IR反射层；(C)太阳能吸收层；(d)抗反射层jP(e)硬涂层保护层。太阳能选择性涂层可以在至少600°C的长期操作温度处针对AMl.5光谱具有至少95%的吸收率。金属层可以形成导管，并且太阳能选择性涂层设置在导管的外表面上。金属层的外表面可以为抛光面。 在一些实施例中，涂层金属制品包括太阳能接收器的一部分。 一些实施例涉及包括上述涂层金属制品的太阳能热能系统。 当结合附图来考虑时，所公开主题的实施例的目的和优点将从下面的描述变得显而易见。 【附图说明】 将参照附图来在下文中描述这些实施例，其中，这些附图未必按比例绘制。在适当的情况下，一些特征可以不被说明，以助于基础特征的说明和描述。在整个附图中，相同的参考标号指代相同的元件。 图1A是示出根据所公开主题的实施例的具有单个太阳能塔的太阳能热系统的正视图的简化图。 图1B是示出根据所公开主题的实施例的具有多个太阳能塔的太阳能热系统的正视图的简化图。 图2A是示出根据所公开主题的实施例的太阳能塔的接收器中的管道的附视图的简化图。 图2B是示出根据所公开主题的实施例的图2A的接收器管道的等距视图的简化图。 图3A是示出根据所公开主题的实施例的图2A的接收器管道中的一个接收器管道的横截面视图的简化图。 图3B-图3C是示出根据所公开主题的实施例的具有不同涂层的图3A的接收器管道的表面截面的横截面视图的简化图。与目标102相关联的一个或多个瞄准点上。2域中部署的超过50000个定日镜。 反本。每个塔可以具有相应的目标，该目标湛100八在其上具有塔102八并且至少部分！绕。类似地，第二太阳能塔1008在其上具的日射的太阳能场104围绕。例如，多个塔3射产生蒸汽(即蒸发太阳能接收器)，而多祖为使用日射来使蒸汽过热(即过热太阳能:多个可以具有蒸发太阳能接收器和过热太图18示出了有限数量的组件。应当理解的.学元件、控制系统、传感器、管线、发生器和卜或多个流体导管或者管道，该流体导管或电或者传热流体。例如，管道可以被配置为加压水和/或加压蒸汽。参考图2八-图28，I。接收器部分200的管道202可以以单行文所描述的涂层/处理中的一个或多个可以施加到管道202的外表面的至少一部分，如图3A-图3C所示。图3B-图3C示出图3A的管道202的特写的横截面视图312，示出具有(如图3B所示)和不具有(如图3C所示)施加到管道202的壁的顶部硬涂层保护层的太阳能选择性吸收器涂层。应当注意到，图中所示出的这些层没有按比例绘制。相反，出于说明目的，这些层的相对尺寸已经被夸大。 管道202具有将管道202的内部容积311与外部环境隔开的金属壁314。可以被预加热并且/或者加压的水和/或蒸汽(或者其它传热流体或者工作流体)流过该管道的内部容积。金属壁314的外部表面侧316可以从定日镜的场接收反射的日射，以加热金属壁314，并且由此加热流过的水和/或蒸汽。 涂层被施加到的基板可以选自碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢或超合金中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在太阳能中心塔上使用的太阳能选择性涂层，所述涂层依次包括：第一扩散阻挡层；金属IR反射层；太阳能吸收层；以及抗反射层；其中，所述第一扩散阻挡层包括至少一种扩散阻挡材料，并且所述太阳能选择性涂层在至少600℃的长期操作温度处针对AM1.5光谱具有至少95%的吸收率。

【技术特征摘要】
2013.03.13 US 61/779,7731.一种在太阳能中心塔上使用的太阳能选择性涂层，所述涂层依次包括: 第一扩散阻挡层； 金属IR反射层； 太阳能吸收层；以及 抗反射层； 其中，所述第一扩散阻挡层包括至少一种扩散阻挡材料，并且 所述太阳能选择性涂层在至少600°C的长期操作温度处针对AMl.5光谱具有至少95%的吸收率。2.根据权利要求1所述的太阳能选择性涂层，其中，所述太阳能吸收层具有大约80nm到120nm之间的厚度。3.根据权利要求1所述的太阳能选择性涂层，其中，所述扩散阻挡材料包括选自S1x、SiN、Ti02、Ti0x、金属 /AlOx CERMET 和金属 /S1x CERMET 中的至少一种。4.根据权利要求1、2或者3中任一项所述的太阳能选择性涂层，还包括与所述第一扩散阻挡层相邻的第二扩散阻挡层。5.根据权利要求4所述的太阳能选择性涂层，其中，所述第一扩散阻挡层和第二扩散阻挡层中的一个包括选自Si0x、SiN、Ti02和T1x中的至少一种。6.根据权利要求5所述的太阳能选择性涂层，其中，所述第一扩散阻挡层和第二扩散阻挡层中的另一个包括选自金属/AlOx CERMET和金属/S1x CERMET中的至少一种。7.根据权利要求1所述的太阳能选择性涂层，还包括基板的自然氧化层，其中，所述太阳能选择性涂层被布置在所述基板上。8.根据权利要求7所述的太阳能选择性涂层，其中，所述基板包括碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢或超合金中的至少一种。9.根据权利要求1所述的太阳能选择性涂层，其中，所述IR反射层包括贵金属和难熔金属硅化物中的至少一种。10.根据权利要求1所述的太阳能选择性涂层，其中，所述太阳能吸收层为CERMET层。11.根据权利要求10所述的太阳能选择性...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿斐·彻宁，克里斯蒂娜·希尔德布兰特，安德烈亚斯·格奥尔格，汤姆斯·克罗耶尔，沃尔夫冈·格雷夫，
申请(专利权)人：亮源工业以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL