태양열 응용 분야의 역사는 태양광 응용 분야보다 오래되었으며, 상업용 태양열 온수기는 1891년에 등장했습니다. 태양열 응용 분야는 햇빛과 빛 에너지를 흡수하여 열에너지로 변환한 후 직접 사용하거나 저장하고, 증기 발전기를 가열하여 전기로 변환할 수도 있습니다. 태양열 응용 분야는 온도 범위에 따라 저온 응용 분야(<100℃)는 주로 수영장 난방, 환기 공기 예열 등에 사용되고, 중온 응용 분야(100~400℃)는 주로 가정용 온수 및 난방, 산업 공정 가열 등에 사용되며, 고온 응용 분야(>400℃)는 주로 산업 난방, 열 발전 등에 사용됩니다. 집열 발전 시스템의 보급이 확대됨에 따라 중고온 및 환경 친화적인 광열 소재 연구가 중요한 과제로 떠오르고 있습니다.
박막 기술은 태양열 응용 분야에서도 중요한 역할을 합니다. 지표면에서의 태양 에너지 밀도가 낮기 때문에(정오 기준 약 1kW/m²), 태양 에너지를 모으기 위해서는 집열기의 넓은 면적이 필요합니다. 태양열 필름은 면적 대비 두께 비율이 높아 노화에 취약하며, 이는 태양열 장비의 수명에 영향을 미칩니다. 태양열 필름의 핵심 요구 사항은 높은 에너지 효율, 긴 수명, 그리고 경제성입니다. 분광 선택성은 태양열 필름의 에너지 효율을 평가하는 데 사용됩니다. 우수한 태양열 필름은 넓은 범위의 태양 복사 대역에서 뛰어난 흡수율과 낮은 열 방사율을 가져야 합니다. 필름의 분광 선택성은 a/e 계수로 평가되며, 여기서 a는 태양 복사 흡수율이고 e는 열 방사율입니다. 다양한 필름의 열 성능은 상당히 다릅니다. 초기 열 흡수 필름은 금속 호일에 검은색 코팅을 한 형태였는데, 열을 흡수하고 가열되면서 방출되는 장파장 복사의 최대 45%를 손실하여 태양 에너지 수확량이 50%에 불과했습니다. 광열 필름의 효율은 다음과 같은 방법으로 크게 향상될 수 있습니다. 백금, 크롬 또는 일부 전이 금속의 탄화물 및 질화물과 같은 스펙트럼 선택적 박막 재료를 사용하여 광열 집열막을 제작합니다. 광열 박막은 일반적으로 CVD 또는 마그네트론 스퍼터링으로 제작되며, 집열 효율이 최대 80%인 박막의 경우 열 방사율을 15%까지 낮출 수 있습니다. 이상적인 스펙트럼 선택적 집열막은 태양 스펙트럼의 주요 대역(<3μm)에서 흡수 계수가 0.98 이상이고, 500°C 열 복사 대역(>3μm)에서 열 복사 계수가 0.05 미만이며, 대기 중에서 500°C에서도 구조적 및 성능적으로 안정적입니다.
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게시 시간: 2023년 8월 5일