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1. 透明盖板 1) 定义 透明盖板是让太阳辐射透过，抑制吸热板表面反射损失和对流损失，形成温室效 2) 主要功能 透过太阳辐射； 保护集热板不受外界灰尘和雨雪侵蚀； 减少吸热板向环境的散热。 3) 要求 太阳辐射的透射率高、红外辐射的透射率低； 导热性差和耐蚀耐冲击性能好、寿命长； 有较强的自洁性能、便于清洗等。 4) 材料 (1) 平板玻璃，它具有红外辐射透过率低，导热性能差和耐蚀性能好等优点，但耐冲击性能较差，容易破碎。好的平板玻璃的透过率已达到0.9～0.91； (2) 钢化玻璃，钢化玻璃的抗冲击强度是普通玻璃的4～5倍，抗弯曲强度是普通玻璃的3倍。用钢化玻璃代替普通玻璃可以减小厚度，从而提高透过率和减轻重量； (3) 透明塑料薄膜，用氟树脂(如聚氟乙烯、西氟乙烯等)制成的薄膜有很好的透光性，透过率可达到0.92～0.94，耐老化性能也很好，价格便宜，不容易破碎。缺点是表面容易起毛以至影响透过率，软化点低，热胀系数较大； (4) 玻璃钢板(玻璃纤维增强塑料板)，也叫玻璃钢采光板或玻璃钢采光瓦，表面覆盖抗紫外线膜，使用寿命长、透光性好，透过率可达88％以上。导热系数小(一般<1W/m.K)，保温效果好，耐冲击，热损失系数低于单层玻璃、塑料膜。阻燃耐温，可在一 (5) 阳光板，是一种以聚碳酸树脂为原料，采用挤出成型法制造的工程塑料板材，学名聚碳酸酯板((Polycarbonate Panel)，简称PC板。具有透光性好(79％~85％)、隔热性能优异、强度高、质轻( 5) 材料选用原则 最大限度的提高透射率；寿命长；价格便宜。 这三者往往是矛盾的，必须综合考虑。 6) 盖板层数选择 透明盖板的层数取决于太阳能集热器的工作温度以及使用地区的气候条件。一般情况下，采用1～2层。双层盖板与单层盖板相比，减少了集热器的对流和辐射热损失，但同时降低了盖板的透过率，应用时应根据使用条件而定。根据我们的试验结果，对于太阳能空气集热器，当集热器出口温度在 2. 吸热板 1) 材料 吸热板的作用是将太阳辐射能转换为热能并把热能传递给载热体的一种能量转换和热量交换器。是平板型太阳能空气集热装置的核心部件，可以说是太阳能集热器的“心脏”。吸热板主要包括板材、表面涂层及板结构。 2) 技术要求 对集热板的技术要求有： (1) 可以最大限度地吸收太阳辐射，且对红外辐射有较低的发射率； (2) 传热性能好，可将吸收太阳辐射所产生的热能高效地传递给工作介质； (3) 加工简单，造价低。 3) 选择性吸收涂层 为了提高集热板吸收太阳辐射的能力，在集热板上都覆盖着一层黑色涂层，称为太阳能吸收涂层。太阳能吸收涂层有两种类型：非选择性吸收涂层和选择性吸收涂层。非选择性涂层对太阳辐射的吸收特性和辐射波长无关，而选择性吸收涂层的吸收特性则随辐射波长而改变。 选择性涂层是专门针对太阳辐射的一种高效吸收涂层，是由以色列学者泰伯(Tabor)于上世纪50年代首次提出的，这一研究成果使太阳能热利用的取得重大突破，目前已获得广泛应用。选择性涂层对于太阳短波辐射具有高的吸收率，而对于长波辐射则吸收率很低。由于来自太阳的辐射主要集中在0.2~3 选择性涂层通常为多层膜结构，包括红外反射底层、吸收层和上部的减反射层等。 厚度一般在可见光的波长范围，即0.5 真空镀膜、磁控溅射等方法来制备。  吸热板结构示意图 4) 吸热板结构设计 由于吸热板同时肩负着将太阳辐射转换为热能和将热能交换给工作介质的两项基本功能，所以，除了尽可能的将太阳辐射转化为热能以外，还必须要考虑吸热板与上作介质的换热问题。对于太阳能空气集热器，由于工作介质——空气的导热系数低，粘度系数随温度升高变大。为加强吸热板与空气之叫的换热，必须要采取增加换热面积、破坏吸热板表面的热边界层等措施来增大吸热板与空气的换热系数。 吸热板采用V字型结构不但可以有效增加空气与吸热板的换热面积，而且由于V型结构的二次反射和吸收，也提高了吸热板对太阳辐射的吸收率。另外，在吸热板上打上小孔或构造人工突起来破坏热边界层，对提高吸热板与空气的换热系数也有一定的帮助。 5) 真空磁控溅射技术 所谓针真空磁控溅射技术就是一种利用阴极表面配合的磁场形成电子陷阱，使在E×B的作用下电子紧贴阴极表面飘移。设置一个与靶面电场正交的磁场，溅射时产生的快电子在正交的电磁场中作近似摆线运动，增加了电子行程，提高了气体的离化率，同时高能量粒子与气体碰撞后失去能量，基体温度较低，在不耐温材料上可以完成镀膜。这种技术是目前玻璃膜技术中的最尖端技术，是由航天工业、兵器工业、和核工业三个方面相结合的顶尖技术的民用化，目前民用主要是通过这种技术达到节能、环保等作用。 真空磁控溅射技术的分类： 1、 平面磁控溅射 平衡平面溅射是最常用的平面靶磁控溅射，磁力线有闭合回路且与阴极平行，即在阴极表面构成一个正交的电磁场环形区域。等离子体被束缚在靶表面距离靶面大约 2、 圆柱磁控溅射沉积技术 利用圆柱形磁控阴极实现溅射的技术磁控源是关键部分，阴极在中心位置的叫磁控源；阳极在中心位置的叫反磁控源。 3、 特殊溅射沉积技术 以上面几种做基础，为达到某些特殊目的而产生的溅射技术。 1、反应溅射：可分为两类，第一种情况是靶为纯金属、合金或混合物，通入的气体是反应气体，或Ar加上一部分反应气体；第二种情况是靶为化合物，在纯氩气气氛中溅射产生分解，使膜内缺少一种或多种靶成分，在溅射时需要补充反应气体以补偿损失的成分。常用的反应气体有氧、氮、氧+氮（空气）、乙炔、甲烷等。 1）反应过程，反应发生在表面--靶或基体上，活性气体也可以形成活性基团，溅射原子与活性基团碰撞也会形成化合物沉积在基体上。当通入的反应气体压强很低，或靶的溅射产额很高时化合物的合成发生在基体上，而且化合物的成分取决于溅射粒子和反应气体到达基体的相对速度，这种条件下，靶面的化学反应消失或者是化合物分解的速度远大于合成的速度；当气体压强继续升高，或溅射产额降低时化合反应达到某个域值，此后在靶上的化学合成速度大于逸出速度，认为化合物在靶面进行。 2）反应溅射参数与生成物性能的关系：在纯Ar状态下溅射沉积的时纯铝膜，当氮气被引入真空室后，靶面发生变化，随氮气的量不断上升，填充因子下降，膜内AlN含量上升，膜的介质性提高，方块电阻增加，当氮气达到某一值时，沉积膜就是纯的AlN。同时电流不变的条件下，电压下降，沉积速率降低。根据膜的导电性的高低可定性的将反应溅射过程分为两种模式--金属模式和化合物模式，介乎两者之间是过渡区。一般认为膜的方块电阻在1000之下是金属模式，大于几M为化合物模式。 由于反应气体量的增加，靶面上会形成一层化合物，薄膜成分变化的同时沉积速率下降当气体量按原来增加量减少时，放电曲线及沉积速率都出现滞后现象。 直流反应溅射出现的问题： 1）靶的污染：靶表面形成了非导电的化合物或者导电很差的化合物之后，除了放电电压及沉积速率变化之外，还会因为靶面状况的动态变化引起膜成分及结构的变化； 2）阳极消失：当阳极上化合物沉积到一定厚度时就中断了电荷传导的通路，造成电荷不断积累，最终阳极失去作用，辉光放电不稳定，沉积的膜层性能不一致。因此经常清理阳极是必要的； 3）极间打火：随阴阳极覆盖化合物，导电性能变差或丧失使电子积累。若要维持辉光放电，必须提高外加电压，结果造成阴极表面化合物的击穿，形成弧光放电。严重的影响溅射过程的稳定性，并造成膜的缺陷。最有效的解决方法是改变放电模式，采用交流及脉冲溅射。 2、中频溅射及脉冲溅射:在靶上加一个交变电压，当工作在负电压阶段时，靶被溅射；工作在正电压阶段时，中和靶面积累的正电荷，这就是交流溅射技术。电压波形是非对称的矩形波的溅射方法称为脉冲溅射；电压波形是对称的方波或正弦波称交流溅射。在一个给定电场强度下，频率越高，溅射产额越低。实验发现在频率为60kHz、80kHz、500kHz和13.5MHz时的溅射产额分别为直流溅射时的100%、85%、70%和55%，通常取10--80kHz。因此也称交流溅射为中频溅射。 中频溅射常用于孪生靶，也叫对靶是近乎完全相同的两个靶相对而立，各自与电源的两个极相连，并与真空室处于悬浮状态。在溅射过程中，两个靶周期性的交替作为阴极和阳极处于低电位的靶吸引正离子产生溅射，处于高电位的另一个靶吸引电子中和靶面积累的正离子，抑制了溅射时的打火现象，同时消除了“阳极消失”现象。 中频孪生靶溅射技术有以下特点： 1）有高的沉积速率。中频溅射时靶功率密度是直流时的三倍情况下可以得到十倍的沉积速率； 2）膜内缺陷低。由于消除了打火现象膜内缺陷比直流溅射时低几个数量级； 3）膜内应力低，与基体结合力强。由于中频溅射时到达基体的原子能量高于直流溅射，因此沉积时基体温升高，形成的膜较致密； 4）连接简单。中频溅射时电源与靶的连接比射频（13.56MHz)溅射容易，后者需要复杂的阻抗匹配。 脉冲磁控溅射是采用脉冲电源或者直流电源与脉冲生成装置配合，输出脉冲电流驱动磁控溅射沉积。一般使用矩形波电压，既容易获得又有利于研究溅射放电等离子体的变化过程。工作模式与中频溅射。民用玻璃膜技术中的真空磁控溅射技术，主要是用于玻璃膜中的金属层，能够达到高清晰，并且是从原子级别进行重新排列和组合，而真正的金属膜是没有彩色的，有的就算金属原色，像银色、灰色等等，目前金属膜能够使得节能方面节约30%左右。 3. 保温材料 1) 作用 保温材料通常也称为隔热材料或绝热材料，是太阳能热利用系统中不可缺少的材料 之一，其作用是减少集热板向周围环境的散热。为了减少在能量的收集、输送和贮存过 程中的热损失，对系统中所有设备和装置都必须采取保温措施。 2) 要求 对保温材料的一般要求有导热系数小(一般应小于0.1W/m.K)；性能稳定，能耐受一定的温度，不变形；耐腐蚀，吸水率小；不易挥发和老化，不产生有害气体：安装方便，价格低。 4. 外壳 1) 作用 保护吸热板和保温材料；支持透明盖板；保证集热器具有一定的刚度，以便安装在支架上。 2) 材料要求 具有一定的刚度和强度；耐腐蚀；材料加工方便，可大量生产，价格便宜。 3) 常用材料的问题 外壳材料可以用金属、塑料、木材等，各自优缺点分别叙述如下： (1) 钢板：钢板是一种常用的外壳材料。它的机械强度高，加工也方便，但耐蚀性不好。为了防止腐蚀，可以用镀锌或涂防锈漆加以保护； (2) 木材：角铁-木材结构的集热器外壳，加工方便，最适于大型集热器。木制-外壳必须涂漆防腐。另外还要注意木材的变形问题； |
(3) 塑料及玻璃钢：成型方便，甚至可以把外壳与保温层合成一体。具有耐腐蚀、重量轻等特点，适于小型集热器。但必须解决既要耐老化、强度高又要成本低的问题。
