Солнечный коллектор и способ его изготовления Советский патент 1984 года по МПК F24J3/02 

Изобретение относится к гелиотехнике, к области селективных покрытий поглощающих солнечную энергию.

Известен солнечный коллектор, содержащий алюминиевую подложку, промежуточный слой и черное покрытие Q

Известен способ изготовления солнечного коллектора путем обработки подложки, осаждения промежуточного слоя и чернения l.

Недостатками данных солнечного коллектора и способа его изготовления являются неудовлетворительные оптические свойства, объясняющиеся тем, что на коэффициент излучения коллектора оказывает влияние не низкий коэффициент излучеютя алюминиевой подложки, а более высокий коэффициент излучения промежуточного слоя из хрома или никеля и малая механическая прочность, которая объясняется возникновением деформации при циклических термических нагрузках вследствие того, что коэффициенты теплового расширения материалов подножки и промежуточного слоя коллектора различны, например, А1 22. 12,62ОСГ fc-.

Целью изобретения является улучшение oпт rчecкиx и механических свойств коллектора путем устранения его деформаций при циклических термических нагрузках.

Поставленная цель достигается .тем, что в солнечном коллекторе, содержащем алюминиевую подложку, промежуточный слой и черное покрытие, промежуточный слой выполнен иммерсионНЬПх.

Кроме того, согласно способу изготовления солнечного коллектора путем обработки подложки, осаждения промежуточного слоя и чернения, осаждение промежуточного слоя осуществляют путем последовательного нанесения слоя цинка, обработки полученной заготовки в кислотном растворе и травления в щелочном растворе.

На чертеже показан коллектор. общий вид.

Коллектор содержит алюминиевую подложку 1, на которую нанесены промежуточный слой 2 и черное покрытие 3. Промежуточный слой 2 выполнен иммерсионным.

Солнечный коллектор работает следуинцим образом.

Принцип действия предлагаемого коллектора состоит в преобразовании солнечной энергии в тепловую. Солнечные лучи, падая на коллектор, поглощаются им, по крайней мере, в результате двух процессов: за счет интерференции при создании условий минимума отражения от границ раздела системы воздух (вакуум) - черное покрытие - иммерсионный слой - алюминиевая подложка и за счет рассеяния на неоднородностях черного покоытия, которые служат центрами поглощения.

Слой 2 представляет собой иммергионное цинковое покрытие и служит для обеспечения высокой адгезии черного покрытия 3 с алюг-отниевой подложкой 1, которая обладает низким коэффициентом собственного теплового излучения.

Способ изготовления солнечного коллектора включает следующие опера1ДИИ .

Проводят обработку алюминиевой подложки 1 в щелочи, потом промывают ее водой. На обработанную полированную алюминиевую подложку наносят СХ1ОЙ цинка, затем его травят в азот нокислом растворе, получая таким образом им epcиoнный слой 2 цинка. Операции нанесения слоя цинка и его травления проводят дважды.

Для улучшения качества коллектора

5 за счет увеличения его степени черноты поверхность подложки 1 с иммерсионным слоем 2 травят в щелочном растворе, осветляют в растворе азотной кислоты и вновь повторяют опера0 цию нанесения иммерсионного слоя. На подготовленную таким образом поверхность подложки,наносят слой черного покрытия.

Способ может быть осуществлен при следугощих режимных параметрах. В качестве подложки 1 используют, алюминиевую фольгу толгплной 170 мкм. Для очистки подложки 1 фольгу травят в 10%-ном растворе NaOH при бО-бЗ С в.течение 10-49 с, осветляют в 10%-ной HNOj, промывают проточной водой и наносят контактньм способом слой цинка из цинкатного раствора при комнатной температуре в течение мин. Затем полученную структуру промывают и травят в 10%-ном растворе HNOcj до исчезновения серого слоя цинка. ,

3- 11121

Подложку 1 травят в 5-10%-ном астворе NaOH при бО-ВО С в течение 8-20 с, осветляют 10%-ной HNO, проывают проточной водой и вновь повтояют операции осаждения цинка и его j травления, получая таким образом иммерсионный цинковый слой 2 на алюминиевой подложке 1.

После этого на алюминиевую подложку 1 с иммерсионным цинковым слоем ю 2 электрохимическим способом из растBopa состава,г/л: сульфат никеля 75, сульфат никеля-алюминия 45, сульфат цинка 37, тиоционат натрия 15 в течение 25-120 с при плотности тока is 0,6-7 мА/с наносят слой черного никеля интерференционной толщины.

Нанесение цинкового иммерсионного покрытия практически не меняет излучательных характеристик алюминиевой 20 подложки, поскольку его толщина мала - 1-2 атомных слоя, но в то же время значительно повьшает поглощательную способность подложки.

Таким образом, в конструкции кол- .25 лектора низкая излучательная способность системы подложка - иммерсионный слой наряду с высокой поглощательной

964

способностью подложки и черного покрытия обеспечивают высокие оптичес- кие характеристики устройства.

Травление поверхности подложки с иммерсионным слоем щелочью и последующее нанесение иммерсионного слоя приводит к созданию разрыхленной поверхности подложки с атомарными вкраплениями цинка. Это значительно повышает поглощательную способность поверхности подложки, так как вследствие многократных отражений на микровпадинах алюминиевой подложки большая часть световой энергии поглощается ийи, в результате чего улучшаются оптические свойства коллектора, Кроме того, при циклических термических нагрузках коллектора происходит его деформация, так как коэффициенты теплового расширения материалов коллектора различны. Но так как черное покрытие интерференционной толщины, а толщина иммерсионного слоя 1-2 атомных слоя, механические напряжения, возникающие в коллекторе при циклических нагрузках, сведены к минимуму, вследствие чего возрастает механическая прочность коллектора

1. Солнечный коллектор, содержащий алюминиевую подложку, промежуточный слой и черное покрытие, отличающийся тем, что, с целью улучшения оптических и механических свойств, промежуточный слой выполнен иммерсионным. 2. Способ изготовления солнечного коллектора путем обработки подложки, осаждения промежуточного слоя и чернения, отличающийся тем, что, с целью улучшения оптических свойств, осаждение промежуточного слоя осуществляют путем последовательного нанесения слоя цинка, обработки полученной заготовки в кислотном растворе и травления в щелочном растворе.