文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
高温太阳能选择性吸收涂层的设计
姓名:丁大伟
申请学位级别:硕士
专业:环境工程
指导教师:蔡伟民
20080116
上海交通大学硕士学位论文
高温太阳能选择性吸收涂层的设计

中文摘要
继中低温太阳光谱吸收涂层的研制成功和广泛应用,高温太阳光谱选择性吸收
涂层(简称高温吸收涂层)成为当前国际该领域的研究热点,其应用前景十分广阔。
本文在近几年国际高温涂层研究的基础上,根据理论研究和实验结果从几方面因素
如材料、膜层结构、陶瓷中金属组分等分析了其对高温吸收涂层效率的影响。
本课题以Mo-Al2O3双吸收层模型为出发点,利用计算机模拟了金属体积分数和
膜层厚度变化下整个涂层的吸收特点,逐步设计出一系列具有新减反射层结构的选
择性吸收涂层,如Mo-Al2O3/SiO2, W-AlN/SiO2, Ru-Al2O3/SiO2, Ru-CuO/SiO2。这种
减反射层结构适用于大多数金属陶瓷吸收涂层,不仅提高了涂层的吸收率(吸收率
α= ~),同时有效的控制了发射率(350℃下发射率ε= ~)。鉴于材
料组成本身良好的热稳定性以及在某些情况下更简单的制备工艺,有望应用在高温
集热装置上。
研究的几点创新性还在于:1. 首次利用两种折射系数不同的氧化物构成减反射
涂层,该减反射层能有效抑制涂层表面对入射光可见波段的反射,同时不影响其在
红外波段的反射性能。2. 由上述思想设计的 CuO-Ru 吸收涂层,吸收层是由两层组
分单一的金属微粒 Ru 和 CuO 颗粒构成,并且具有良好的选择性和吸收性,这是以
前实验研究没有提到过的。

关键词:高温吸收涂层,减反射层,吸收率,发射率,选择性
COMPUTER SIMULATION OF HIGH TEMPARETURE
SELECTIVE SOLAR ABSORBER

ABSTRACT
After the low-medium temperature solar selective absorbers were
developed and widely used, high-temperature solar absorber became the
hotspot in this field, the prospect of which is promising. This article based
on the recent research, where the influences of materials, film structure and
metal volume fraction on the solar-thermal conversion efficiency were
analyzed according to theoretical research and experiment result.
Started by analyzing Mo-Al2O3 two-absorbing-layer model, we’ve
putably the absorption property of selective absorber under
the impact of metal volume fraction (MVF) and layer depth, and designed a
series of ceramic absorber with a new anti-reflection structure, namely,
selective absorber of Mo-Al2O3/SiO2, W-AlN/SiO2, Ru-Al2O3/SiO2, and
Ru-CuO/SiO2. This new anti-reflection is applicable for most metal-ceramic
selective absorber; it not only increases the absorption (α= ~), but
also curbs emmitance meantime (ε at 350℃ is about ~). Given the
sound thermal stability of ponents and even more possible
simplified manufactured procedure, it is optimistic for this kind