论文部分内容阅读
[摘 要]磁控溅射镀膜涂层，是目前平板集热器所使用的光谱选择性吸收涂层中性能最好、性价比最高的一种，近年来在我国获得跨越式的发展。本文主要对国内、外蓝膜产业现状进行介绍，包括卷绕连续生产的“大气—大气”、“真空—真空”方式，以及节拍批次生产的方式，并对该三种方式的优缺点进行分析和对比。
[关键词]太阳能；平板集热器；选择性吸收涂层；磁控溅射涂层
中图分类号：TK519；TU822 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）39-0059-01
0 引言
APEC蓝让公众确认了一件事情：中国的霾可以治理，然而，短期治霾的成效反而突显了长期治理的困境，从长远来看，大力发展可再生能源才是解决问题的根本。太阳能热水器一直是人类所有利用太阳能的方式中转换效率较高、价格比较低廉、技术最成熟的一种。
平板集热器是太阳能热水器中实现光热转换的关键设备，也是最基本的一种集热器类型，其结构简单、运行可靠、承压能力强、成本适宜，最适于建筑一体化，比传统的真空管更具有发展前景。因此，开发适于高品质选择性吸收涂层成为提升光热利用技术的关键，一定程度上，可以说平板集热器的发展过程也就是膜层技术和镀膜装备的发展过程。
1 背景
目前，我国用于平板集热器的选择性吸收涂层主要有以下方式，各有优缺点：高分子材料喷涂价格最低廉、施工简单，但是选择性吸收性能极差，发射率高达80%以上，而且使用寿命短，3-5年左右即会起皮脱落，生产商有中科院广州涂料研究所；铝阳极氧化涂层经济性高、产品耐候性好，但制备方法不环保且选择性吸收性能差，并且由于行业水平参差不齐，批次质量也有很大差别，发射率30%-60%不等，生产商有深圳嘉普通、佛山琪德等；电镀铬最大的优势在于耐候性能好，但发射率偏高在20%左右，制备过程中会产生有毒重金属离子，对环境污染极大，生产商有深圳海达克；磁控溅射镀膜涂层（俗称“蓝膜”）是众多涂层中光谱选择性吸收性能最高的，发射率基本在10%以内，四川中科百博可控制在5%以下，制备方法环保，无三废排放，是近年来研究的热点。
2 国内、外蓝膜产业现状
2012年前，90%以上的藍膜依赖于德国进口。国外采用大气-大气卷绕镀膜设备，可连续生产蓝膜，产品的光学性能较好、均匀性好，在欧洲长时间使用无衰减，但填充因子渐变形式的“蓝钛”膜系本身的耐候性能离完美尚存差距（如耐盐雾性能），而中国大多数城市空气质量差，水蒸气、SO2、氮氧化物等有害气体进入集热器，对膜层产生严重腐蚀，5年左右的使用实践证明其“水土不服”。另外，虽德国三大蓝膜公司在国内设有仓库或合资公司，因运费、关税等因素产品价格高，对国内平板集热器企业的成本控制不利。2012年起，国内拥有自主镀膜技术的企业逐步增多，但大部分采用由玻璃镀膜演变的单片式真空镀膜设备或真空-真空卷绕镀膜设备，此两种设备产能难以提升且生产工艺稳定性不足。
膜层和镀膜装备是生产出高品质吸收膜的有机整体，只有在完全明确膜层结构、制备工艺后，才能量身定制出符合要求的镀膜装备，镀膜装备的品质很大程度上决定了吸收膜的品质。蓝膜镀膜装备有三种常见的镀膜方式，国外的蓝膜生产线均采用“大气—大气”卷绕的镀膜方式，而由于硬件设备、镀膜技术等方面的原因，国内目前多采用单片节拍和“真空—真空”卷绕两种镀膜方式。
这三种镀膜装备各有优缺点，对比如表1：
3 展望
在性能方面，从光谱选择性吸收性来看，国产蓝膜已经达到涂层技术的顶峰，是诸多涂层中最高的；在耐高温上，其表现不俗；在耐侯性、耐盐雾上，虽相比阳极氧化、电镀铬还有一定的提升空间，但也已经远超德国进口蓝膜。在供应链方面，太阳能平板集热器行业的技术门槛非常低，加工、组装以家庭作坊方式为主，基本100万元左右就能开个工厂，而蓝膜生产装备国产的约3000万元，进口的约两倍，是整个供应链上技术、资金门槛最高的一个行业；在市场方面，随蓝膜价格的大幅下降，势必对中低端的涂层产生较大的冲击，但因市场规模有限，现在蓝膜产能已严重过剩，尤其近年国内经济疲软、需求下滑，国外欧元汇率大幅下降，如何拓展蓝膜的使用范围、渡过寒冬生存下来将成为蓝膜生产厂家的主要议题。
参考文献
[1] 吕坤，王海英，董华.太阳能选择性吸收涂层的现状及发展[J].中国涂料，2003（4）：36-38.
[2] 胡万里，李长友.太阳能选择性吸收涂层[J].可再生能源，2005，121（3）：44-46.
[3] 魏海波.真空磁控溅法沉积平板集热器板芯选择性吸收涂层[J].真空，2010，47（3）：5-8.
[关键词]太阳能；平板集热器；选择性吸收涂层；磁控溅射涂层
中图分类号：TK519；TU822 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）39-0059-01
0 引言
APEC蓝让公众确认了一件事情：中国的霾可以治理，然而，短期治霾的成效反而突显了长期治理的困境，从长远来看，大力发展可再生能源才是解决问题的根本。太阳能热水器一直是人类所有利用太阳能的方式中转换效率较高、价格比较低廉、技术最成熟的一种。
平板集热器是太阳能热水器中实现光热转换的关键设备，也是最基本的一种集热器类型，其结构简单、运行可靠、承压能力强、成本适宜，最适于建筑一体化，比传统的真空管更具有发展前景。因此，开发适于高品质选择性吸收涂层成为提升光热利用技术的关键，一定程度上，可以说平板集热器的发展过程也就是膜层技术和镀膜装备的发展过程。
1 背景
目前，我国用于平板集热器的选择性吸收涂层主要有以下方式，各有优缺点：高分子材料喷涂价格最低廉、施工简单，但是选择性吸收性能极差，发射率高达80%以上，而且使用寿命短，3-5年左右即会起皮脱落，生产商有中科院广州涂料研究所；铝阳极氧化涂层经济性高、产品耐候性好，但制备方法不环保且选择性吸收性能差，并且由于行业水平参差不齐，批次质量也有很大差别，发射率30%-60%不等，生产商有深圳嘉普通、佛山琪德等；电镀铬最大的优势在于耐候性能好，但发射率偏高在20%左右，制备过程中会产生有毒重金属离子，对环境污染极大，生产商有深圳海达克；磁控溅射镀膜涂层（俗称“蓝膜”）是众多涂层中光谱选择性吸收性能最高的，发射率基本在10%以内，四川中科百博可控制在5%以下，制备方法环保，无三废排放，是近年来研究的热点。
2 国内、外蓝膜产业现状
2012年前，90%以上的藍膜依赖于德国进口。国外采用大气-大气卷绕镀膜设备，可连续生产蓝膜，产品的光学性能较好、均匀性好，在欧洲长时间使用无衰减，但填充因子渐变形式的“蓝钛”膜系本身的耐候性能离完美尚存差距（如耐盐雾性能），而中国大多数城市空气质量差，水蒸气、SO2、氮氧化物等有害气体进入集热器，对膜层产生严重腐蚀，5年左右的使用实践证明其“水土不服”。另外，虽德国三大蓝膜公司在国内设有仓库或合资公司，因运费、关税等因素产品价格高，对国内平板集热器企业的成本控制不利。2012年起，国内拥有自主镀膜技术的企业逐步增多，但大部分采用由玻璃镀膜演变的单片式真空镀膜设备或真空-真空卷绕镀膜设备，此两种设备产能难以提升且生产工艺稳定性不足。
膜层和镀膜装备是生产出高品质吸收膜的有机整体，只有在完全明确膜层结构、制备工艺后，才能量身定制出符合要求的镀膜装备，镀膜装备的品质很大程度上决定了吸收膜的品质。蓝膜镀膜装备有三种常见的镀膜方式，国外的蓝膜生产线均采用“大气—大气”卷绕的镀膜方式，而由于硬件设备、镀膜技术等方面的原因，国内目前多采用单片节拍和“真空—真空”卷绕两种镀膜方式。
这三种镀膜装备各有优缺点，对比如表1：
3 展望
在性能方面，从光谱选择性吸收性来看，国产蓝膜已经达到涂层技术的顶峰，是诸多涂层中最高的；在耐高温上，其表现不俗；在耐侯性、耐盐雾上，虽相比阳极氧化、电镀铬还有一定的提升空间，但也已经远超德国进口蓝膜。在供应链方面，太阳能平板集热器行业的技术门槛非常低，加工、组装以家庭作坊方式为主，基本100万元左右就能开个工厂，而蓝膜生产装备国产的约3000万元，进口的约两倍，是整个供应链上技术、资金门槛最高的一个行业；在市场方面，随蓝膜价格的大幅下降，势必对中低端的涂层产生较大的冲击，但因市场规模有限，现在蓝膜产能已严重过剩，尤其近年国内经济疲软、需求下滑，国外欧元汇率大幅下降，如何拓展蓝膜的使用范围、渡过寒冬生存下来将成为蓝膜生产厂家的主要议题。
参考文献
[1] 吕坤，王海英，董华.太阳能选择性吸收涂层的现状及发展[J].中国涂料，2003（4）：36-38.
[2] 胡万里，李长友.太阳能选择性吸收涂层[J].可再生能源，2005，121（3）：44-46.
[3] 魏海波.真空磁控溅法沉积平板集热器板芯选择性吸收涂层[J].真空，2010，47（3）：5-8.