不锈钢衬底表面形貌对AlN/AlN-Cr/Cu太阳能选择性吸收涂层光热性能的影响

【摘要】：在数值仿真计算和实验两方面研究不锈钢衬底表面形貌对AlN/AlN-Cr/Cu太阳能选择性吸收涂层光热性能的影响。在数值仿真计算中,建立一维三角形光栅结构模型对衬底表面形貌进行简化,采用严格耦合波分析(RCWA)的方法,仿真计算并分析光栅深度T_z和周期T_x对涂层的太阳吸收比α和400℃热发射比ε的影响。实验上,制备具有不同深度和间隔起伏表面的不锈钢衬底,采用磁控溅射的方法在其上沉积相同结构参数的AlN/AlN-Cr/Cu太阳能选择性吸收涂层,测定涂层性能参数,并分析不锈钢衬底形貌对其的影响。数值计算和实验结果表明:对于一个在已优化涂层组分和厚度的AlN/AlN-CdCu太阳能选择性吸收涂层,不锈钢衬底表面起伏对涂层高温光热转换将产生不利的影响。随着不锈钢衬底表面平均起伏深度的增加,涂层的太阳吸收比α基本保持不变,而400℃时的热发射比ε则明显逐渐增大。为保证涂层有效的光热转化效率,建议不锈钢衬底表面起伏的深宽比T_z/T_x≤1/20,深度T_z≤0.2μm。 【作者单位】： 清华大学电子工程系信息科学与技术国家实验室;中国人民解放军军事经济学院;山东力诺新材料有限公司;
【关键词】： 太阳能 选择性吸收涂层 严格耦合波分析 表面形貌 一维光栅
【基金】：国家自然科学基金(61176059) 国家高技术研究发展(863)计划(2012AA050601) 清华大学自主科研计划课题(2010Z08111)
【分类号】：TK519
【正文快照】： 0引言太阳能选择性吸收涂层是太阳能光热利用的关键技术。涂层的材料和光学结构直接决定其光热转换能力。涂层表面形貌是影响其光学结构的一个重要因素,一直受到研究者的广泛重视。M.P.Lazarov等[1]通过控制Ti NxOy-Cu涂层的表面粗糙度使之具有更优的光热转换特性,认为55 nm的

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