合成和多层CrAlN/Al₂O₃并联涂层的表征使用HiPIMS用于高温太阳能选择性应用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 可再生能源可再生能源是可再生能源.
• 薄膜技术 薄膜技术

背景情况:

• 太阳能选择性吸收涂层对于有效的太阳能热能转换至关重要.
• 优化涂层特性,如密度,热稳定性和光学性能对于高温应用是必不可少的.
• 以前的化化基涂料设计需要进一步改进,以适应苛刻的条件.

研究的目的:

• 为了研究在多层太阳能选择性吸收涂层沉积过程中应用负偏差的影响.
• 评估偏差应用对薄膜密度,光学性能,热稳定性和氧化阻力的影响.
• 为了比较偏差辅助涂层与无偏差对应的性能和商业参考.

主要方法:

• 在316L不钢和Inconel 625基板上使用射频,直流和HiPIMS喷雾制造多层太阳能选择性涂层 (CrAlN/Al2O3).
• 在沉积过程中同时应用直流脉冲偏差 (-100 V, 250 kHz),以增强薄膜密度.
• 评估光学性能 (吸收率,发射率),热稳定性 (在600-800°C发烧),氧化阻力和太阳能转化为机械能的效率.

主要成果:

• 偏差应用显著增加了薄膜密度,从而提高了耐用性和热稳定性.
• 涂层样本在600°C的200小时回火后保持稳定,显示高太阳吸收率 (93-92%) 和低热发射率 (18%).
• 与Pyromark涂料相比,Bias辅助涂料在800°C时表现出高达2倍的太阳能转化为机械能的转化效率.

结论:

• 在沉积过程中应用负偏差是一种有效的方法,可以提高多层太阳能选择性吸收涂层的性能和耐用性.
• 偏差辅助涂层表现出优越的热稳定性和更高的操作温度限制.
• 这些增强涂层具有先进太阳能热能应用的巨大潜力.