太陽熱利用のためのコーティング技術

太陽熱利用の歴史は太陽光発電利用の歴史よりも長く、商業用太陽熱温水器は1891年に登場しました。太陽熱利用は、太陽光を吸収し、光エネルギーを熱エネルギーに変換した後、直接使用または貯蔵し、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。太陽熱利用は、温度範囲に応じて3つのカテゴリに分類できます。低温利用（<100℃）は主にプールの加熱、換気空気の予熱などに使用され、中温利用（100～400℃）は主に家庭用温水と部屋の暖房、産業におけるプロセス加熱などに使用され、高温利用（>400℃）は主に産業用加熱、熱発電などに使用されます。集熱発電システムの普及に伴い、中高温耐性および環境耐性のある光熱材料の研究が優先事項となっています。

薄膜技術は、太陽熱利用においても重要な役割を果たしている。地表面での太陽エネルギー密度が低いため（正午で約 1kW/m²）、集熱器は太陽エネルギーを収集す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/厚さ比が大きいため、フィルムは劣化しやすく、太陽光熱機器の寿命に影響を与えます。太陽熱フィルムの主な要件は、高いエネルギー効率、長い寿命、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で優れた吸収性と低い熱放射率を持つ必要があります。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 は太陽吸収率、e は熱放射率を表します。さまざまな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、金属箔上の黒色コーティングで構成されており、熱を吸収して温まる際に放出される長波長放射の最大 45 パーセントを失い、太陽エネルギーの収穫はわずか 50 パーセントでした。光熱フィルムは、白金、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用いることで、大幅に性能を向上させることができます。光熱フィルムは通常、CVD法またはマグネトロンスパッタリング法で作製され、集光効率が最大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光フィルムは、太陽光スペクトルの主要帯域（<3μm）において0.98以上の吸収係数を持ち、500℃の熱放射帯域（>3μm）において0.05未満の熱放射係数を持ち、空気雰囲気中で500℃において構造的にも性能的にも安定しています。

–この記事は以下によって公開されています真空コーティング装置メーカー広東振華テクノロジー。