La historia de las aplicaciones solares térmicas es más larga que la de las aplicaciones fotovoltaicas; los calentadores solares de agua comerciales aparecieron en 1891. Las aplicaciones solares térmicas se basan en la absorción de la luz solar, convirtiendo la energía luminosa en energía térmica tras su uso directo o almacenamiento, o bien pueden convertirse en electricidad calentando generadores accionados por vapor. Las aplicaciones solares térmicas se pueden dividir en tres categorías según el rango de temperatura: aplicaciones de baja temperatura (<100 °C), utilizadas principalmente para calentar piscinas, precalentar el aire de ventilación, etc.; aplicaciones de temperatura media (100 ~ 400 °C), utilizadas principalmente para agua caliente sanitaria y calefacción de habitaciones, calentamiento de procesos en la industria, etc.; aplicaciones de alta temperatura (>400 °C), utilizadas principalmente para calefacción industrial, generación de energía térmica, etc. Con el avance del sistema de generación de energía mediante colectores, la investigación de materiales fototérmicos resistentes a temperaturas medias y altas, así como a las condiciones ambientales adversas, se ha convertido en una prioridad.
La tecnología de película delgada también desempeña un papel importante en las aplicaciones solares térmicas. Debido a la baja densidad de energía solar en la superficie (aproximadamente 1 kW/m² al mediodía), los colectores necesitan una gran superficie para captar energía solar. La gran relación superficie/espesor de las películas fototérmicas solares da como resultado películas susceptibles al envejecimiento, lo que afecta la vida útil del equipo fototérmico solar. Los requisitos clave para las películas térmicas solares son tres: alta eficiencia energética, larga vida útil y economía. La selectividad espectral se utiliza para evaluar la eficiencia energética de las películas térmicas solares. Una buena película térmica solar debe tener una excelente absorción en un amplio rango de bandas de radiación solar y una baja emisividad térmica. El coeficiente a/e se utiliza para evaluar la selectividad espectral de la película, donde a representa la absortividad solar y e la emisividad térmica. El rendimiento térmico de las diferentes películas varía considerablemente. Las primeras películas absorbentes de calor consistían en un recubrimiento negro sobre una lámina metálica, que perdía hasta un 45 % de la radiación de onda larga emitida al absorber calor y calentarse, lo que resultaba en una captación de energía solar de solo el 50 %. La eficiencia de las películas fototérmicas se puede mejorar significativamente. mediante el uso de materiales de película delgada espectralmente selectivos, como platino, cromo o carburos y nitruros de algunos metales de transición. Las películas fototérmicas se preparan generalmente mediante CVD o pulverización catódica por magnetrón, y la emisividad térmica puede reducirse hasta un 15 % para películas con una eficiencia de colector de hasta el 80 %. Las películas colectoras espectralmente selectivas ideales tienen un coeficiente de absorción superior a 0,98 en las bandas principales del espectro solar (<3 µm) y un coeficiente de radiación térmica inferior a 0,05 en la banda de radiación térmica de 500 °C (>3 µm), y son estructural y funcionalmente estables a 500 °C en atmósfera de aire.
–Este artículo es publicado porfabricante de equipos de recubrimiento al vacíoTecnología de Guangdong Zhenhua.
Fecha de publicación: 5 de agosto de 2023