太陽熱用コーティング技術

太陽熱応用の歴史は太陽光発電応用の歴史よりも長く、商用太陽熱温水器は1891年に登場しました。太陽熱応用は、太陽光を吸収して光エネルギーを熱エネルギーに変換し、直接使用したり、貯蔵したりした後、蒸気駆動発電機を加熱して電気に変換することもできます。太陽熱応用は、温度範囲によって3つのカテゴリに分類できます。低温用途（< 100℃）は、主にプールの加熱、換気空気の予熱などに使用され、中温用途（100〜400℃）は、主に家庭用の給湯と室内暖房、産業におけるプロセス加熱などに使用され、高温用途（> 400℃）は、主に産業用暖房、熱発電などに使用されます。コレクター発電システムの推進に伴い、中高温耐性と環境耐性の光熱材料の研究が優先課題となっています。

薄膜技術は太陽熱利用においても重要な役割を果たします。地表での太陽エネルギー密度が低い（正午で約 1kW/m²）ため、コレクターは太陽エネルギーを集めるために広い面積を必要とします。太陽光熱フィルムの面積/厚さの比率が大きいと、フィルムは劣化しやすくなり、太陽光熱機器の寿命に影響します。太陽熱フィルムの主な要件は、高いエネルギー効率、長寿命、経済性の 3 つです。スペクトル選択性は、太陽熱フィルムのエネルギー効率を評価するために使用されます。優れた太陽熱フィルムは、広範囲の太陽放射帯域にわたって優れた吸収性と低い熱放射率を備えている必要があります。a/e 係数は、フィルムのスペクトル選択性を評価するために使用されます。ここで、a は太陽光吸収率、e は熱放射率を表します。異なるフィルムの熱性能は大きく異なります。初期の熱吸収フィルムは、金属箔に黒色のコーティングを施したもので、熱を吸収して温まると、放出される長波長の放射の最大 45 % が失われ、太陽エネルギーの収集はわずか 50 % でした。光熱変換フィルムの効率は、白金族金属、クロム、あるいは一部の遷移金属の炭化物や窒化物などの分光選択性薄膜材料を使用することで大幅に向上します。光熱変換フィルムは通常、CVDまたはマグネトロンスパッタリングによって作製され、集熱効率が最大80%のフィルムでは、熱放射率を15%程度まで低減できます。理想的な分光選択性集熱フィルムは、太陽光スペクトルの主要帯域（<3um）における吸収係数が0.98以上、500℃の熱放射帯域（>3um）における熱放射係数が0.05未満であり、空気雰囲気中において500℃で構造的にも性能的にも安定しています。

–この記事は真空コーティング装置メーカー広東振華テクノロジー。