太陽能選擇性吸收薄膜常用制備方法
太陽能選擇性吸收薄膜的制作工藝與涂層的光譜輻射特性有著密不可分的關(guān)系。不同工藝方法制備的薄膜，其組織結(jié)構(gòu)、機械、電學(xué)及光學(xué)性能都不同。太陽能選擇性吸收薄膜常用的制備方法主要有化學(xué)鍍、電化學(xué)沉積法( 電鍍和陽極氧化法)、化學(xué)轉(zhuǎn)換著色法、溶膠凝膠法、刷涂法、高頻磁控濺射法、氣相沉積法及等離子噴涂法等。其中金屬- 陶瓷復(fù)合鍍、塑料鍍以及電刷鍍是近幾年開發(fā)的新工藝。應(yīng)用較廣的太陽能選擇性吸收薄膜制備方法主要有：
(1) 電化學(xué)沉積法
即常規(guī)電鍍法。將被加工部件置于含有所沉積元素的離子溶液中，溶液極板為正極，所鍍金屬部件為負極。薄膜厚度由電鍍時間控制。電鍍法的優(yōu)點是設(shè)備工藝成熟，電鍍材料多，生產(chǎn)效率高，成本低廉，可電鍍大工件，并可連續(xù)生產(chǎn);但缺點也顯而易見，用電化學(xué)沉積法制備理想的、復(fù)雜組成的薄膜材料較為困難，且對于基體表面上晶核的生成和長大速度不能控制，制得的化合物半導(dǎo)體薄膜多為多晶態(tài)或非晶態(tài)，性能不高。個別工藝需用劇毒藥品，無法在介電質(zhì)材料上沉積鍍膜，故此法一般只能制作中等吸收- 發(fā)射比的薄膜。
(2) 化學(xué)轉(zhuǎn)換著色法
即采用化學(xué)方法，在待加工部件表面生成很薄的光譜選擇性薄膜。其材料通常是金屬氧化物和硫化物，采用浸漬處理或者噴涂處理制備。此法優(yōu)點是工藝設(shè)備簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，成本低廉，可做大工件、連續(xù)生產(chǎn);缺點是個別工藝需用劇毒藥品，且薄膜厚度有時不夠均勻，因此該法只能制作中下等級的吸收- 發(fā)射比薄膜。
(3) 溶膠凝膠法
即采用合適的有機或無機鹽配制成溶液，然后加入能使之成核、凝膠化的溶液，控制其凝膠化過程得到具有球形顆粒的凝膠體，經(jīng)一定溫度煅燒分解得到所需氧化物薄膜的方法。采用溶膠- 凝膠法制備的薄膜具有組分混合均勻、成分易控制、成膜均勻、可制備面積較大、成本低、周期短、易于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點。但其也存在一定問題，目前所使用的原料價格比較昂貴，有些原料為有機物，對健康有害，而且一般整個溶膠-凝膠過程所需時間較長，常需要幾天或幾周;凝膠中存在大量微孔，在干燥過程中又將會逸出許多氣體及有機物，并產(chǎn)生收縮等。
(4) 高頻磁控濺射法
真空條件下，陰陽極之間加上正交磁場，從陰極發(fā)射的電子受到磁場作用，增大行程并撞擊Ar 使其電離。電離后的Ar離子在強電場作用下轟擊靶材，濺射出大量的金屬原子，沉積在置于靶材附近的基材表面形成薄膜。這種方法已大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，工藝成熟，成本低廉。但此法的缺點也比較明顯，不能制備絕緣體膜, 而且磁控電極中采用的不均勻磁場會使靶材產(chǎn)生顯著的不均勻刻蝕, 導(dǎo)致靶材利用率不高。
(5) 真空蒸發(fā)沉積法
利用物質(zhì)在真空室中加熱蒸發(fā)原理，使各種膜材的分子或原子從表面氣化逸出，形成蒸汽流，入射到固體(襯底或者基片)表面制成薄膜。此法優(yōu)點是簡單便利、操作容易、成膜速度快、效率高且可以準(zhǔn)確地把握工藝參數(shù)和涂層厚度，能制備具有高反射率或者高吸收- 發(fā)射比的薄膜;缺點是薄膜與基片結(jié)合較差、工藝重復(fù)性不好，對真空室、蒸發(fā)源以及蒸發(fā)加熱裝置要求較高, 因此也會加大制作成本，且真空室大小限制了所能制備的產(chǎn)品尺寸。
(6) 等離子噴涂法
采用由直流電驅(qū)動的等離子電弧作為熱源，將陶瓷、合金、金屬等材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以高速噴向經(jīng)過預(yù)處理的工件表面而形成附著牢固的表面層的方法。該法能涂布任何可熔但不會分解的材料，噴涂速度較快，但基底材料需要能夠承受高溫，制備的選擇性吸收薄膜吸收- 反射比不高，且均為漫反射。
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