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在能源危机日趋严重的今天,开发新能源利用技术成为世界各国解决能源问题的主要突破口,而太阳能选择吸收薄膜作为一种新型能源材料,可以实现光热转换的功能薄膜材料,越来越成为人们关注的焦点。但现在主流的制备太阳能选择吸收薄膜的方法磁控溅射法,一直存在设备成本高昂、制备工艺复杂等问题,限制了选择吸收薄膜的大规模应用。为了降低成本、简化工艺,本文采用溶胶-凝胶法制备多孔C/Ni/NiO复合薄膜,利用Ni颗粒纳米复合增强结构和表面孔结构来提高薄膜的选择吸收性能。在此基础上,对溶胶网络配置、热处理工艺及薄膜多孔结构调控等方面展开研究,探索薄膜结构与其选择吸收性能的关系,确定最优的薄膜制备工艺参数。 本研究主要内容包括:⑴DEA可以通过络合作用控制NiAc2的水解速度、聚合速度及聚合度,从而控制单个Ni-O-Ni网络的大小,形成紧密连接,降低裂纹。高分子有机物PVP在高温真空退火后碳化分解形成含有石墨纳米晶的非晶碳材料,包覆在颗粒状的Ni-O-Ni骨架周围,与此同时,残留碳会与NiO网络发生氧化还原反应生成金属镍。⑵退火温度及退火时间均会对C/Ni/NiO纳米复合薄膜的结构及选择吸收性能产生影响。随着温度的升高、时间的延长,复合薄膜的厚度会逐渐降低,Ni含量逐渐增大,NiO和Ni2O3的含量会逐渐降低;其中金属镍会随着温度升高发生晶型转变,且镍颗粒会随着时间的延长迅速长大而对温度变化不敏感。在温度系列中,C/Ni/NiO复合薄膜的吸收性能会在450℃时表现最优值,这主要是由于镍的晶型转变和薄膜厚度降低引起的。在时间系列中,复合薄膜的吸收率有先上升后下降的趋势,主要是薄膜中金属镍的长大引起的,但由于fcc相的镍颗粒迅速长大,导致薄膜辐射率增大,最终薄膜的光热转换效率逐渐下降。最终确定最适合制备C/Ni/NiO太阳能选择吸收薄膜的退火机制为450℃保温10min。⑶陈化时间及PETA浓度都会对薄膜的形貌、厚度及选择吸收性能均具有重要影响。HRTEM结果表明薄膜中依然存在氧化镍、镍颗粒的均匀分布,并且从SEM结果可以看到,随着陈化时间的延长及PETA浓度的增加,薄膜中大孔的平均尺寸逐渐增大。溶胶配置完成后静置30min更有利于有序阵列大孔的形成。不同 PETA浓度下制备的单层膜表现出较高的的太阳光吸收率(α=0.806~0.847)和较低的热发射率(ε=0.128~0.166)。最优的太阳光热转换效率是0.712,对应的PETA摩尔比为0.3。