Die Geschichte der Solarthermie reicht weiter zurück als die der Photovoltaik. Kommerzielle Solarwarmwasserbereiter kamen bereits 1891 auf den Markt. Solarthermische Anwendungen nutzen die Absorption von Sonnenlicht, wobei Lichtenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Diese kann entweder direkt genutzt oder gespeichert werden oder durch die Beheizung dampfbetriebener Generatoren in Strom umgewandelt werden. Solarthermische Anwendungen lassen sich anhand des Temperaturbereichs in drei Kategorien einteilen: Niedertemperaturanwendungen (<100 °C), hauptsächlich für die Beheizung von Schwimmbädern und die Vorwärmung von Lüftungsluft; Mitteltemperaturanwendungen (100–400 °C), hauptsächlich für die Warmwasserbereitung, Raumheizung und Prozesswärme in der Industrie; und Hochtemperaturanwendungen (>400 °C), hauptsächlich für die industrielle Beheizung und die thermische Stromerzeugung. Mit der Weiterentwicklung von Kollektorsystemen zur Stromerzeugung hat die Forschung an temperaturbeständigen und umweltbeständigen photothermischen Materialien höchste Priorität.
Die Dünnschichttechnologie spielt auch bei solarthermischen Anwendungen eine wichtige Rolle. Aufgrund der geringen solaren Energiedichte an der Oberfläche (ca. 1 kW/m² mittags) benötigen Kollektoren eine große Fläche zur Gewinnung von Solarenergie. Das große Verhältnis von Fläche zu Dicke von Solarthermiefolien führt zu einer erhöhten Alterungsfähigkeit, was die Lebensdauer der Solarthermieanlagen beeinträchtigt. Die wichtigsten Anforderungen an Solarthermiefolien sind dreifach: hohe Energieeffizienz, lange Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit. Die spektrale Selektivität dient zur Bewertung der Energieeffizienz von Solarthermiefolien. Eine gute Solarthermiefolie zeichnet sich durch eine exzellente Absorption über ein breites Spektrum der Sonnenstrahlung und eine geringe thermische Emissivität aus. Der a/e-Koeffizient, wobei a für die solare Absorptionsfähigkeit und e für die thermische Emissivität steht, wird zur Bewertung der spektralen Selektivität der Folie verwendet. Die thermische Leistung verschiedener Folien variiert erheblich. Frühe wärmeabsorbierende Folien bestanden aus einer schwarzen Beschichtung auf einer Metallfolie, die beim Erwärmen und der damit verbundenen Wärmeabsorption bis zu 45 Prozent der emittierten langwelligen Strahlung verlor, was zu einer Solarenergieausbeute von nur 50 Prozent führte. Photothermische Schichten lassen sich durch den Einsatz spektralselektiver Dünnschichtmaterialien wie Platinmetall, Chrom oder Carbiden und Nitriden bestimmter Übergangsmetalle deutlich verbessern. Sie werden üblicherweise mittels CVD oder Magnetron-Sputtern hergestellt. Die thermische Emissionsfähigkeit kann bei Schichten mit einem Kollektorwirkungsgrad von bis zu 80 % auf bis zu 15 % reduziert werden. Ideale spektralselektive Kollektorschichten weisen einen Absorptionskoeffizienten von über 0,98 in den Hauptbändern des Sonnenspektrums (< 3 µm) und einen Wärmestrahlungskoeffizienten von unter 0,05 im 500 °C-Wärmestrahlungsband (> 3 µm) auf und sind bei 500 °C in Luftatmosphäre strukturell und leistungsmäßig stabil.
–Dieser Artikel wurde veröffentlicht vonHersteller von VakuumbeschichtungsanlagenGuangdong Zhenhua-Technologie.
Veröffentlichungsdatum: 05.08.2023