中國粉體網(wǎng)訊  從太陽輻射中獲取能量，并將其轉(zhuǎn)化為熱能加以利用,，是應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和環(huán)境污染,、加快向可持續(xù)低碳世界過渡的前瞻性策略。太陽能選擇性吸收涂層作為光熱轉(zhuǎn)化技術(shù)的重要組成部分,，要求在太陽能光譜波段（0.3-2.5μm）具有高吸收率,，同時(shí)在中紅外波段（2.5-20μm）具有低發(fā)射率,，從而使其表現(xiàn)出更高的光熱轉(zhuǎn)換效率，無論在高溫太陽能熱利用領(lǐng)域如太陽能光熱發(fā)電,，還是低溫太陽能熱利用領(lǐng)域如光熱殺菌,、除冰、海水淡化,，均表現(xiàn)出應(yīng)用前景,。然而，目前大部分太陽能吸收涂層在真空條件下的熱穩(wěn)定性低于650 ℃,，限制了其在高溫條件下的應(yīng)用,。因此，開發(fā)一種具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性（大于700 ℃）,、可擴(kuò)展,、結(jié)構(gòu)簡單、易于制備的太陽能吸收涂層具有重要意義,。 

近日,，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所清潔能源化學(xué)與材料研究室低碳能源材料組副研究員高祥虎、研究員劉剛團(tuán)隊(duì),，開發(fā)了一種基于復(fù)合陶瓷雙層結(jié)構(gòu)的高溫太陽能選擇性吸收涂層,，其中復(fù)合陶瓷（TiB₂-HfB₂）作為吸收層,、Al₂O₃作為減反射層（圖1）,。 

圖1.復(fù)合陶瓷基太陽能選擇性吸收涂層的反射譜圖以及結(jié)構(gòu)表征

該材料經(jīng)過低溫退火處理后，涂層的吸收率可提高到93.2%,、發(fā)射率降低到8.9%,，這是由于復(fù)合陶瓷層與減反射層之間形成了新的中間層，得到了一種具有三層光學(xué)梯度結(jié)構(gòu)的太陽能吸收涂層,，從而增強(qiáng)了涂層材料的光學(xué)性能,。同時(shí)，該吸收涂層的吸收率對(duì)入射光角度不敏感,，可在0-60°入射角范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效的太陽能轉(zhuǎn)換,，這對(duì)降低太陽能追蹤系統(tǒng)的運(yùn)行成本具有重要意義。 

圖2.太陽能選擇性吸收涂層的熱穩(wěn)定性研究,、光熱轉(zhuǎn)換效率對(duì)比及失效分析

此外,，低溫退火處理后的吸收涂層具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性（圖2）。在800 ℃真空條件下退火處理240 h,，該吸收涂層反射譜圖沒有明顯變化,，依然表現(xiàn)出良好的光學(xué)性能。該涂層在工作溫度800 ℃,、光照強(qiáng)度100 suns時(shí),，太陽能的光熱轉(zhuǎn)化效率為68.6%,。  

復(fù)合陶瓷（TiB₂-HfB₂）基太陽能選擇性吸收涂層具有良好的光熱轉(zhuǎn)化效率、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,、結(jié)構(gòu)簡單,、易于制備等優(yōu)點(diǎn)，有望推動(dòng)該材料在不同溫度領(lǐng)域的太陽能光熱發(fā)展,。相關(guān)研究成果以Reinforcement optical performance and thermal tolerance in a TiB₂-HfB₂-based double-layer spectral selective absorber via a pre-annealing strategy為題,，發(fā)表在Materials Today Physics上。研究工作得到中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì),、中科院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃區(qū)域重點(diǎn)項(xiàng)目和甘肅省科技重大專項(xiàng)的支持,。 

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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