فناوری پوشش برای سیستم‌های حرارتی خورشیدی

تاریخچه کاربردهای حرارتی خورشیدی طولانی‌تر از کاربردهای فتوولتائیک است، آبگرمکن‌های خورشیدی تجاری در سال ۱۸۹۱ ظاهر شدند. کاربردهای حرارتی خورشیدی از طریق جذب نور خورشید، انرژی نورانی را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کنند و پس از استفاده مستقیم یا ذخیره‌سازی، می‌توانند با گرم کردن ژنراتورهای بخار به برق تبدیل شوند. کاربردهای حرارتی خورشیدی را می‌توان بر اساس محدوده دمایی به سه دسته تقسیم کرد: کاربردهای دمای پایین (<100C)، که عمدتاً برای گرمایش استخر شنا، پیش گرمایش هوای تهویه و غیره استفاده می‌شود، کاربردهای دمای متوسط ​​(100 ~ 400C)، که عمدتاً برای آب گرم خانگی و گرمایش اتاق، گرمایش فرآیندی در صنعت و غیره استفاده می‌شود؛ کاربردهای دمای بالا (>400C)، که عمدتاً برای گرمایش صنعتی، تولید برق حرارتی و غیره استفاده می‌شود. با ارتقاء سیستم تولید برق کلکتور، تحقیقات در مورد مواد فتوترمال مقاوم در برابر دمای متوسط ​​و بالا و مقاوم در برابر محیط زیست در اولویت قرار گرفته است.

فناوری لایه نازک همچنین نقش مهمی در کاربردهای حرارتی خورشیدی ایفا می‌کند. با توجه به چگالی کم انرژی خورشیدی در سطح (حدود 1 کیلووات بر متر مربع در ظهر)، جمع‌کننده‌ها برای جمع‌آوری انرژی خورشیدی به مساحت زیادی نیاز دارند. نسبت زیاد مساحت به ضخامت فیلم‌های فتوترمال خورشیدی منجر به فیلم‌هایی می‌شود که مستعد فرسودگی هستند و این امر بر طول عمر تجهیزات فتوترمال خورشیدی تأثیر می‌گذارد. الزامات کلیدی برای فیلم‌های حرارتی خورشیدی سه مورد است: راندمان انرژی بالا، طول عمر طولانی و اقتصادی بودن. از گزینش‌پذیری طیفی برای ارزیابی راندمان انرژی فیلم‌های حرارتی خورشیدی استفاده می‌شود. یک فیلم حرارتی خورشیدی خوب باید جذب عالی در طیف وسیعی از باندهای تابش خورشیدی و ضریب انتشار حرارتی پایین داشته باشد. از ضریب a/e برای ارزیابی گزینش‌پذیری طیفی فیلم استفاده می‌شود، که در آن a نشان‌دهنده جذب خورشیدی و e نشان‌دهنده انتشار حرارتی است. عملکرد حرارتی فیلم‌های مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است. فیلم‌های جاذب گرما اولیه شامل یک پوشش سیاه روی یک فویل فلزی بودند که تا 45 درصد از تابش طول موج بلند ساطع شده را هنگام جذب گرما و گرم شدن از دست می‌داد و در نتیجه تنها 50 درصد انرژی خورشیدی را برداشت می‌کرد. راندمان فیلم‌های فتوترمال را می‌توان با استفاده از گزینش‌پذیری طیفی به طور قابل توجهی بهبود بخشید. مواد لایه نازک مانند فلز پلاتین، کروم یا کاربیدها و نیتریدهای برخی از فلزات واسطه. لایه‌های نازک فوتوترمال معمولاً با روش CVD یا کندوپاش مگنترون تهیه می‌شوند و ضریب انتشار حرارتی را می‌توان برای لایه‌هایی با راندمان کلکتور تا 80 درصد به 15 درصد کاهش داد. لایه‌های نازک کلکتور طیف‌گزین ایده‌آل دارای ضریب جذب بیش از 0.98 در باندهای اصلی طیف خورشیدی (<3um) و ضریب تابش حرارتی کمتر از 0.05 در باند تابش حرارتی 500 درجه سانتیگراد (>3um) هستند و از نظر ساختاری و عملکردی در دمای 500 درجه سانتیگراد در جو هوا پایدار هستند.

-این مقاله منتشر شده توسطتولیدکننده تجهیزات پوشش‌دهی در خلاءفناوری گوانگدونگ ژنهوا