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Ti和AlN多层彩色的选择性吸收膜的制备和研究

吴杨微  
【摘要】:太阳能的利用对于缓解当期的能源危机有着至关重要的作用,太阳能选择性吸收膜是太阳能光热转换的重要部件。在太阳能光热技术与建筑物一体化中,彩色太阳能选择性吸收膜在审美的角度上更加美观,能够与建筑物的外观更好结合。因此,本硕士论文通过磁控溅射的方法制备Ti和A1N多层结构的彩色太阳能选择性吸收膜,并对太阳能选择性吸收膜的酸腐蚀性能进行测试。具体内容有: (1)利用直流磁控溅射的方法在石英基片上沉积不同厚度的钛薄膜,研究厚度对于钛薄膜结构和光学性质的影响。结果发现,随着厚度的增加,(100)面衍射峰强度增强,薄膜的结晶性能提高;表面颗粒直径逐渐增大,表面粗糙度减小,在400-2000nnm波长范围内,薄膜的透射率随厚度的增加而减少,反射率升高;折射率在2.5与3.4之间,消光系数在0.7到1.4之间,折射率和消光系数均随着厚度的增加而增加。 (2)通过磁控溅射技术,制备Ti-AIN多层彩色太阳能选择性吸收膜。通过改变层数和各层的厚度的方法,利用光学多层膜设计软件设计Ti-AIN多层结构的彩色太阳能选择性吸收膜;再利用磁控溅射方法制备不同颜色的吸收膜,所制备的吸收膜的颜色有:黑色、紫色、淡黄绿色、红色和淡橙黄色,分析吸收膜的能效、色品和亮度。结果表明吸收膜的吸收系数在0.82到0.94之间,发射率为0.05到0.27之间,而亮度在0.65%至8.89%范围内。所制备的太阳能选择性吸收膜可以较好地实现建筑结构一体化,有一定的市场前景。 (3)磁控溅射制备单层的金属钛、氮化铝和氮氧化铝薄膜,通过拟合光谱数据得到薄膜的光学常数和厚度;设计和制备了表面层材料为氮化铝和氮氧化铝薄膜的太阳能选择性吸收膜。将单层的氮化铝、氮氧化铝薄膜和不同表面层材料的太阳能选择性吸收膜放入模拟酸雨溶液中腐蚀,研究不同膜的酸腐蚀特性。结果发现,单层的氮化铝薄膜比氮氧化铝薄膜更耐酸腐蚀,而表面层为氮化铝的太阳能选择性吸收膜的抗酸腐蚀性能比表面层为氮氧化铝的太阳能吸收膜更好。


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