Güneş enerjisiyle çalışan ısıtma sistemlerinin tarihi, fotovoltaik sistemlere göre daha uzundur; ticari güneş enerjili su ısıtıcıları 1891 yılında ortaya çıkmıştır. Güneş enerjisiyle çalışan ısıtma sistemleri, güneş ışığının emilmesiyle ışık enerjisinin ısı enerjisine dönüştürülmesini sağlar; bu enerji doğrudan kullanılabilir veya depolanabilir ve ayrıca buharla çalışan jeneratörler kullanılarak elektriğe dönüştürülebilir. Güneş enerjisiyle çalışan ısıtma sistemleri, sıcaklık aralığına göre üç kategoriye ayrılabilir: düşük sıcaklık uygulamaları (<100°C), esas olarak yüzme havuzu ısıtması, havalandırma havası ön ısıtması vb. için kullanılır; orta sıcaklık uygulamaları (100-400°C), esas olarak evsel sıcak su ve oda ısıtması, endüstride proses ısıtması vb. için kullanılır; yüksek sıcaklık uygulamaları (>400°C), esas olarak endüstriyel ısıtma, termik enerji üretimi vb. için kullanılır. Kolektörlü enerji üretim sisteminin yaygınlaşmasıyla birlikte, orta ve yüksek sıcaklığa dayanıklı ve çevresel koşullara dayanıklı fototermal malzemelerin araştırılması öncelikli hale gelmiştir.
İnce film teknolojisi, güneş enerjisiyle çalışan ısıtma uygulamalarında da önemli bir rol oynamaktadır. Yüzeydeki düşük güneş enerjisi yoğunluğu (öğlen saatlerinde yaklaşık 1 kW/m²) nedeniyle, güneş enerjisi toplamak için kolektörlerin geniş bir alana ihtiyacı vardır. Güneş fototermal filmlerinin geniş alan/kalınlık oranı, filmlerin yaşlanmaya yatkın olmasına ve bu durumun güneş fototermal ekipmanının ömrünü etkilemesine neden olur. Güneş termal filmler için temel gereksinimler üç yönlüdür: yüksek enerji verimliliği, uzun ömür ve ekonomiklik. Spektral seçicilik, güneş termal filmlerinin enerji verimliliğini değerlendirmek için kullanılır. İyi bir güneş termal filminin, geniş bir güneş radyasyonu bandı aralığında mükemmel emilim ve düşük termal emisyon özelliğine sahip olması gerekir. a/e katsayısı, filmin spektral seçiciliğini değerlendirmek için kullanılır; burada a güneş emilimini, e ise termal emisyonu temsil eder. Farklı filmlerin termal performansı önemli ölçüde değişir. İlk ısı emici filmler, ısıyı emip ısındıkça yayılan uzun dalga boylu radyasyonun %45'ine kadarını kaybeden ve sonuç olarak güneş enerjisi hasadının sadece %50'sini oluşturan metal bir folyo üzerine siyah bir kaplamadan oluşuyordu. Fototermal filmlerin verimliliği önemli ölçüde değişebilir. Platin metal, krom veya bazı geçiş metallerinin karbürleri ve nitrürleri gibi spektral olarak seçici ince film malzemeleri kullanılarak iyileştirilmiştir. Fototermal filmler genellikle CVD veya manyetik püskürtme ile hazırlanır ve termal emisyon, %80'e kadar toplayıcı verimliliğine sahip filmler için %15'e kadar düşürülebilir. İdeal spektral olarak seçici toplayıcı filmler, güneş spektrumunun ana bantlarında (<3 µm) 0,98'den fazla bir soğurma katsayısına ve 500°C termal radyasyon bandında (>3 µm) 0,05'ten az bir termal radyasyon katsayısına sahiptir ve hava atmosferinde 500°C'de yapısal ve performans açısından kararlıdır.
Bu makale şu yayın tarafından yayımlanmıştır:vakum kaplama ekipmanı üreticisiGuangdong Zhenhua Teknolojisi.
Yayın tarihi: 05 Ağustos 2023