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SS-O太阳光谱选择性吸收表面的研究
作 者: 吴克
导 师: 张鹏
学 校: 北京交通大学
专 业: 材料学
关键词: 选择性吸收表面 平板集热器 吸收比 发射率 光学常数
分类号: TK513
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
目前国内平板太阳能集热器选择性吸收膜系主要依靠进口,因此制备出一种工艺简单、成本低廉、性能优良稳定的选择性吸收表面有极其重要的意义。本文采用直流反应磁控溅射的制备方法,选择铜(Cu)为基材,不锈钢(SS)为主要靶材,氧气(O2)为反应气体,制备SS-O太阳光谱选择性吸收表面,应用于平板集热器。主要的研究内容及成果如下:1、建立选择性吸收表面模型,设计结构,确定表面所采用的类型。优化分析,确定表面层数、填充因子的种类以及初定溅射参数范围。2、采用控制单一变量的方法,在初定的溅射参数范围内进行大量对比实验,得出溅射参数与样本光学性能之间的关系。将最先进的德国TINOX样本作为参照,利用分光光度计、盐雾机、烘箱等实验设备,对样本的光学性能、抗腐蚀性能、热稳定性能及湿热稳定性能等指标进行测定。选择几组典型样本对比分析,得出综合性能优良稳定的样本,并得出制备该种选择性吸收表面的工艺参数,以及利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对该样本的两吸收层和断面的微观结构进行分析。3、将四层结构样本的每层分别制成单层薄膜样本,利用单层薄膜样本的反射率、透射率以及厚度等初始参数,采用Hadley方程分光光度计方法,对单层薄膜的光学常数n(λ)、k(λ)进行初步计算,总结光学常数与填充因子之间的关系,为今后多膜层叠加表面的模拟计算及优化设计做准备。
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全文目录
致谢 5-6 中文摘要 6-7 ABSTRACT 7-8 目录 8-11 1 绪论 11-21 1.1 研究背景 11-13 1.2 选择性吸收表面的发展历史 13-14 1.3 太阳能选择性吸收表面的发展现状 14-15 1.4 太阳能选择性吸收表面的作用原理 15-17 1.4.1 太阳光谱选择性吸收表面的含义 15-16 1.4.2 选择性吸收表面的原理 16-17 1.5 选择性吸收表面的基本类型 17-18 1.5.1 本征吸收型 17 1.5.2 电介质-金属干涉叠加型 17-18 1.5.3 表面微不平型 18 1.5.4 电介质-金属复合型 18 1.6 选择性吸收表面的常见制备方法 18-20 1.7 研究目标及内容 20-21 2 多层渐变选择性吸收表面设计 21-35 2.1 模型的建立 21 2.2 靶材的选择 21-22 2.3 膜系的设计 22-26 2.3.1 复合膜系的结构 22-23 2.3.2 膜系层数的优化设计 23-25 2.3.3 膜系填充因子的优化 25-26 2.4 直流磁控反应溅射原理 26-27 2.5 反应溅射参数的确定 27-29 2.5.1 填充因子的选择 27-29 2.5.2 靶面与基片的距离 29 2.5.3 溅射功率 29 2.6 实验应用的设备及相关原理 29-35 2.6.1 磁控溅射镀膜设备 30-32 2.6.2 分光光度计 32 2.6.3 红外光谱分析仪 32 2.6.4 烘箱 32 2.6.5 盐雾机 32 2.6.6 台阶仪 32-33 2.6.7 X-射线衍射仪 33 2.6.8 扫描电镜 33-35 3 SS-O选择性吸收表面的实验研制与性能测试 35-53 3.1 基片的处理 35-36 3.2 试样的制备 36-37 3.3 光学性质的测定与对比 37-40 3.3.1 光学性质的测定 37-38 3.3.2 与德国样片的对比 38-40 3.4 抗腐蚀性能的对比 40-41 3.4.1 抗腐蚀试验方法 40-41 3.4.2 抗腐蚀实验结论 41 3.5 热稳定性能的对比 41-47 3.5.1 热稳定性试验方法 41-46 3.5.2 热稳定性试验结论 46-47 3.6 湿热稳定性的对比 47-48 3.7 表征测试 48-50 3.7.1 XRD衍射实验 49 3.7.2 SEM电镜实验 49-50 3.8 本章小结 50-53 4 单层太阳能光谱薄膜光学常数的计算和数据处理 53-69 4.1 光学常数测定的理论依据 53-54 4.2 用hadley方程反演计算确定n(λ)和k(λ) 54-56 4.2.1 测量值的修正 54-55 4.2.2 薄膜光学常数的计算 55-56 4.3 光学常数的计算及结果 56-68 4.3.1 单层膜的制备条件 57-59 4.3.2 单层薄膜的透射率与反射率曲线 59-62 4.3.3 单层薄膜的n,k理论计算曲线 62-68 4.4 本章小结 68-69 5 结论 69-71 参考文献 71-75 附录A 75-79 作者简历 79-83 学位论文数据集 83
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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 特殊热能及其机械 > 太阳能技术 > 太阳能转换装置和设备
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