陳賢偉+范新暉+周子松

摘 要：隨著人們生活和生產(chǎn)需求的不斷提高，常規(guī)能源日漸減少而環(huán)境污染又迅速增加，現(xiàn)今太陽(yáng)光的熱利用作為近十年來(lái)世界上發(fā)展最迅猛的可再生能源技術(shù)，被明確列為“十二五”科技發(fā)展重點(diǎn)。在太陽(yáng)光能的熱利用中，關(guān)鍵是將太陽(yáng)的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。由于太陽(yáng)能比較分散，必須設(shè)法把它集中起來(lái)。所以，集熱器是各種利用太陽(yáng)能裝置的關(guān)鍵部分。在如今的陶瓷行業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)時(shí)期，陶瓷太陽(yáng)能集熱器作為一種全新材質(zhì)的太陽(yáng)能末端集熱器更加受到行業(yè)人士的矚目。

關(guān)鍵詞：陶瓷；太陽(yáng)能；集熱器

1 背景

經(jīng)過(guò)近200年的持續(xù)加速開(kāi)采，煤、石油、天然氣等常規(guī)化石燃料資源逐步減少，據(jù)有關(guān)資料，我國(guó)煤、石油、天然氣的可開(kāi)采年數(shù)分別是114年、20.1年、49.3年，人均占有量分別是世界人均占有量的70%、11%、4%。所以我國(guó)比多數(shù)國(guó)家更迫切需要研究和尋求新能源和可再生能源。世界范圍內(nèi)的常規(guī)能源儲(chǔ)量日益減少， 開(kāi)發(fā)新能源成為世界共同的需要。在此形勢(shì)下， 越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始實(shí)行“陽(yáng)光計(jì)劃”， 開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源， 尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。

太陽(yáng)能是煤、石油、天然氣等常規(guī)化石能源以及風(fēng)能、水能、海洋能、生物質(zhì)能的根本來(lái)源，輻射到地球表面的太陽(yáng)能是全球人類同期消耗總能量的數(shù)萬(wàn)倍，是全球風(fēng)能總量的一萬(wàn)倍，水能的十萬(wàn)倍。我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，優(yōu)于日本、歐洲，相當(dāng)于美國(guó)。青藏高原部分地區(qū)的年陽(yáng)光輻照量約為全球陽(yáng)光最強(qiáng)烈的撒哈拉沙漠輻照量的3/4，進(jìn)一步深入研究太陽(yáng)能的利用和開(kāi)發(fā)對(duì)緩解我國(guó)能源供應(yīng)具有現(xiàn)實(shí)意義。

太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)是普遍、巨大、無(wú)害；缺點(diǎn)是分散、隨機(jī)、間歇。太陽(yáng)能利用的研究主要是對(duì)太陽(yáng)能收集、轉(zhuǎn)換及其裝置的研究，由于太陽(yáng)能是低密度能源，巨大的能量散布在廣闊的區(qū)域，所以對(duì)太陽(yáng)能利用的研究更重要的是對(duì)太陽(yáng)能收集器的研究；是對(duì)太陽(yáng)能收集器的成本、壽命、效率的研究。一旦太陽(yáng)能利用技術(shù)取得突破性進(jìn)展，使取得太陽(yáng)能的成本與取得相同數(shù)量常規(guī)能源的成本相比具有競(jìng)爭(zhēng)力，那么人們將更加趨向于使用清潔能源——太陽(yáng)能。

由于太陽(yáng)能是低密度能源，太陽(yáng)能能量成本主要體現(xiàn)在太陽(yáng)能集熱器的材料成本、使用壽命和轉(zhuǎn)化效率上。另外，太陽(yáng)能的成本與太陽(yáng)能裝置的種類、主要原料、制造工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、裝置性能、生產(chǎn)規(guī)模；生產(chǎn)地主要原料儲(chǔ)量、價(jià)格、運(yùn)輸距離成本、常規(guī)能源價(jià)格和供應(yīng)狀況、勞動(dòng)力成本等有關(guān)。因此，如何采用目前人類可以掌握的廉價(jià)和穩(wěn)定的材料、簡(jiǎn)單和節(jié)能的生產(chǎn)工藝、合理和持久的結(jié)構(gòu)所制造的太陽(yáng)能集熱器才能達(dá)到最終合理高效利用太陽(yáng)能的目的。

2 太陽(yáng)能集熱器結(jié)構(gòu)和材料的演變

太陽(yáng)能收集器主要包括太陽(yáng)能集熱器、聚光型收集器和太陽(yáng)能電池等。目前，已市場(chǎng)化利用的太陽(yáng)能集熱器主要是銅管金屬平板型（管板型）、玻璃真空盲管型（真空管型）集熱器。銅管金屬平板型占國(guó)外太陽(yáng)能集熱器總量的90%以上，玻璃真空盲管型占我國(guó)太陽(yáng)能集熱器總量的90%左右。

太陽(yáng)能集熱器主要分為悶曬式和循環(huán)式，其原理都是溫室效應(yīng)，陽(yáng)光穿過(guò)透明蓋板照射在黑色表面的流體容器上，黑色表面將陽(yáng)光能量轉(zhuǎn)化為熱能由容器壁傳遞給流體，部分陽(yáng)光在黑色表面轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)波紅外線向外發(fā)射，多數(shù)透明蓋板，如：玻璃板、塑料薄膜等基本上不允許長(zhǎng)波紅外線穿過(guò)，流體容器的四周和下方有保溫材料，從而使進(jìn)入太陽(yáng)能集熱器的太陽(yáng)光的能量被封閉在太陽(yáng)能集熱器中，其中相當(dāng)部分轉(zhuǎn)化為流體的熱能。

悶曬式太陽(yáng)能集熱器流體容器的容積比較大，容器可以采用金屬材料、有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料。由于容器的容積比較大，相對(duì)表面積小、流體層比較厚，熱交換效果差，效率比較低。

循環(huán)式太陽(yáng)能集熱器流體容器的容積比較小，由于太陽(yáng)能是面能源，所以優(yōu)先采用扁盒結(jié)構(gòu)，使陽(yáng)光吸收的面積大、發(fā)熱面離流體的距離近，集熱效率高。另外，安裝上下循環(huán)管和保溫水箱，由于容器的容積比較小，相對(duì)表面積大、流體層比較薄，冷熱水交換快，保溫水箱的保溫、儲(chǔ)熱效果好，所以效率高于悶曬式太陽(yáng)能集熱器，目前太陽(yáng)能集熱器基本上都是循環(huán)式太陽(yáng)能集熱器。

循環(huán)式太陽(yáng)能集熱器由表面有黑色陽(yáng)光吸收層的太陽(yáng)能集熱體、透明蓋板、保溫材料、外殼組成，早期的太陽(yáng)能集熱體采用鍍鋅薄鐵板、鋁合金板、銅板經(jīng)過(guò)焊接或滾壓后吹脹等方法做成帶進(jìn)出口和加強(qiáng)間壁的扁盒形狀，這種形狀具有最高的集熱效率，但是加工工藝比較復(fù)雜，鍍鋅薄鐵板、鋁合金板容易腐蝕，生產(chǎn)量逐步減少。目前歐、美、日等主要工業(yè)國(guó)大量生產(chǎn)的是以銅管焊接系統(tǒng)和表面具有黑色陽(yáng)光吸收層的銅板或鋁板為基礎(chǔ)的銅管金屬平板式（管板式）太陽(yáng)能集熱器，一般用作太陽(yáng)能熱水器，市場(chǎng)占有率90%以上。銅材太貴，導(dǎo)致成本過(guò)高，銅管太細(xì)、銅管焊接結(jié)構(gòu)等原因?qū)е卵h(huán)管路復(fù)雜，循環(huán)阻力大，焊接點(diǎn)過(guò)多，影響壽命、效率。

由于銅材昂貴，我國(guó)主要采用玻璃真空盲管（真空管型）太陽(yáng)能集熱體，真空管是一端開(kāi)口，一端為盲端的雙層玻璃管，內(nèi)管外壁鍍黑色太陽(yáng)能涂層，兩管之間抽真空，以真空層作為保溫層，由真空管、保溫水箱、金屬支架構(gòu)成玻璃真空管式太陽(yáng)能熱水器，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率90%左右。由于采用盲管結(jié)構(gòu)和真空保溫，也帶來(lái)一系列壽命、效率、成本問(wèn)題。

3 國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能集熱器產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀

目前與太陽(yáng)能集熱陶瓷板相類似的太陽(yáng)能收集器主要有平板型、真空管型、聚光型收集器和太陽(yáng)能電池等，太陽(yáng)能利用裝置主要包括太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、太陽(yáng)能熱風(fēng)系統(tǒng)、太陽(yáng)灶、太陽(yáng)房、太陽(yáng)能干燥裝置、太陽(yáng)能溫室、太陽(yáng)能制冷與空調(diào)系統(tǒng)、太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)等。已工業(yè)化、市場(chǎng)化、規(guī)?；玫奶?yáng)能收集器主要是平板型、玻璃真空管型收集器和太陽(yáng)能電池。玻璃真空盲管型占我國(guó)太陽(yáng)能集熱器總量的90%左右

3.1 金屬平板型太陽(yáng)能集熱器

金屬平板型太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)中，接收太陽(yáng)輻射并向其傳熱工質(zhì)傳遞熱量的非聚光型部件，其中吸熱體結(jié)構(gòu)基本為平板形狀。平板型太陽(yáng)能集熱器主要有吸熱板、透明蓋板、隔熱層和外殼等幾部分組成。用平板型太陽(yáng)能集熱器組成的熱水器即平板型太陽(yáng)能熱水器。當(dāng)平板型太陽(yáng)能集熱器工作時(shí)，太陽(yáng)輻射穿過(guò)透明蓋板后，投射在吸熱板上，被吸熱板吸收并轉(zhuǎn)化成熱能，然后傳遞給吸熱板內(nèi)的傳熱工質(zhì)，使傳熱工質(zhì)的溫度升高，作為集熱器的有用能量輸出。與此同時(shí)，溫度升高后的吸熱板不可避免的要通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等方式向四周散熱，成為集熱器的熱量損失。平板型太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)能集熱器中一種最基本的類型，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、成本適宜，還具有承壓能力強(qiáng)、吸熱面積大等特點(diǎn)，是太陽(yáng)能與建筑結(jié)合的最佳選擇之一。

金屬平板型太陽(yáng)能集熱器采用銅、鋁、不銹鋼、普通鋼、橡膠、塑料制造，為解決腐蝕、老化引起的壽命和水質(zhì)問(wèn)題，近年來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是采用銅鋁復(fù)合和全銅材質(zhì)制造，結(jié)構(gòu)采用管板式、翼管式、扁盒式、蛇管式等，可以看作是銅質(zhì)排管與上下銅質(zhì)集管焊接連通，涂復(fù)陽(yáng)光吸收層的銅板或鋁板作為陽(yáng)光收集面將熱量傳給排管中的介質(zhì)通過(guò)上下匯集管加熱儲(chǔ)熱箱中的流體，達(dá)到收集太陽(yáng)能的目的，標(biāo)準(zhǔn)單板寬為1 m，長(zhǎng)為1.0 m、1.2 m、1.5 m、2 m，由單板構(gòu)成整體型單臺(tái)太陽(yáng)能熱水器或由多板及上下循環(huán)管形成熱水器系統(tǒng)，集熱效率45%～75%，根據(jù)帶動(dòng)水量的多少，最高水溫可達(dá)到100 ℃，在寒冷地區(qū)、寒冷季節(jié)，無(wú)陽(yáng)光時(shí)采用放水，防凍介質(zhì)、內(nèi)置熱管、電加熱等方式防止凍裂，采用合適的結(jié)構(gòu)可以與建筑一體化，形成太陽(yáng)能屋頂。

平板式太陽(yáng)能集熱器大致生產(chǎn)工藝：管板焊接或經(jīng)滾壓結(jié)合后吹脹等方法制造，集管鉆孔、撥口、排管與集管焊接（銅焊、無(wú)銀焊）、除銹、清洗、涂（鍍）黑、經(jīng)耐壓測(cè)試，外殼由鋼板經(jīng)下料、沖孔、折彎、清洗、噴涂的長(zhǎng)短邊框、壓條、底板組合而成，外殼與板芯之間填充保溫材料。

標(biāo)準(zhǔn)GB/T6426-1997要求平板型收集器太陽(yáng)吸收涂層的太陽(yáng)吸收比α≥0.92，經(jīng)150 ℃、24 h耐熱試驗(yàn)后α不得小于原值的95%，經(jīng)65 ℃干濕老化試驗(yàn)后α不得小于原值的95%，涂層還需通過(guò)附著力試驗(yàn)和耐鹽霧試驗(yàn)。

3.2 玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器

玻璃真空管由SiO2 80%、B2O3 12%的硼硅玻璃制造的同軸兩層玻璃管制造，內(nèi)外管之間抽真空，內(nèi)管外表面鍍黑，內(nèi)管中的流體通過(guò)同一個(gè)端口進(jìn)行熱交換加熱儲(chǔ)熱箱中的流體，標(biāo)準(zhǔn)單管尺寸是外管直徑Φ47 mm、Φ58 mm，長(zhǎng)度1.2 m、1.5 m、1.8 m、2.1 m，以吸熱體占用面積計(jì)算時(shí)，其集熱效率為45-60%，玻璃真空管上限集熱效率低于平板型可能與真空管的結(jié)構(gòu)形式減小了采光面積（吸熱體面積小于其占用面積）和真空管是盲管只能采用單口熱交換方式等有關(guān)，根據(jù)帶動(dòng)水量多少，最高水溫可達(dá)到100 ℃，真空管保溫性能優(yōu)于平板型，可靠性不如平板型，在寒冷地區(qū)、寒冷季節(jié)，無(wú)陽(yáng)光時(shí)采用內(nèi)置U型銅管、熱管、電加熱等方式防止凍裂、提高可靠性，由于結(jié)構(gòu)的原因，玻璃真空管難以與建筑一體化，難以與屋頂共用保溫層、防水層，成為真正意義的太陽(yáng)能屋頂。

玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器大致生產(chǎn)工藝：玻璃管初洗、下料、封圓底、二次清洗、烘干、真空濺射鍍膜、洗管間支架焊消氣劑、火焰封接、真空排氣、烤消氣劑、退火；真空管需要安裝在支架上，盲端固定在支架的塑膠套內(nèi)，開(kāi)口端接入水箱或匯集管內(nèi)以硅橡膠圈密封。

標(biāo)準(zhǔn)GB/T17049-2005要求玻璃真空管采用太陽(yáng)選擇性吸收涂層，要求涂層的太陽(yáng)吸收比α≥0.86，其半球發(fā)射比ε≤0.08，標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有提出耐熱和老化試驗(yàn)要求。

標(biāo)準(zhǔn)NY/T343-1998要求家用太陽(yáng)能熱水器吸熱體涂層的太陽(yáng)吸收率不小于0.90，并具有較強(qiáng)的附著力和足夠的抗老化性、耐濕熱性和耐鹽霧性。不需要涂層的非金屬吸熱體的太陽(yáng)吸收率不小于0.87。

3.3 太陽(yáng)能電池

太陽(yáng)能電池又稱為“太陽(yáng)能芯片”或光電池，是一種利用太陽(yáng)光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片。它只要被光照到，就可輸出電壓及電流。在物理學(xué)上稱為太陽(yáng)能光伏（Photovoltaic，photo 光，voltaics 伏打，縮寫為PV），簡(jiǎn)稱光伏。太陽(yáng)能電池發(fā)電是根據(jù)特定材料的光電性質(zhì)制成的，是以純度≥99.999%的硅片為基體材料制造，將陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換為電流，通常由太陽(yáng)能電池方陣、蓄電池組、控制器、防反充二極管、逆變器等構(gòu)成供電系統(tǒng)，目前商品化單晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為12%～15%，需要經(jīng)常保持表面清潔。

目前，商業(yè)化常規(guī)晶硅太陽(yáng)電池的工藝流程為：去損傷層和制絨→擴(kuò)散→去PSG和刻蝕→PECVD鍍氮化硅薄膜（僅在發(fā)射極面）→絲網(wǎng)印刷→燒結(jié)→測(cè)試分選。盡管工藝流程簡(jiǎn)單，能達(dá)到一定的光電轉(zhuǎn)換效率（單晶硅太陽(yáng)電池平均轉(zhuǎn)換效率為18.4%，多晶達(dá)17.1%）。盡管這種制作方法簡(jiǎn)單、易操作，且能獲得一定光電轉(zhuǎn)換效率，但是它有（1） 較差的短波響應(yīng)；（2） 較大的背表面復(fù)合速率；（3） 較低的長(zhǎng)波利用；（4） 高反射率的絨面等缺點(diǎn)，制約了晶硅太陽(yáng)光電轉(zhuǎn)換效率。

3.4 陶瓷平板型太陽(yáng)能集熱器

陶瓷太陽(yáng)能集熱器主要有陶瓷太陽(yáng)能板、透明蓋板、保溫層和外殼等幾部分組成。用陶瓷太陽(yáng)能集熱器組成的熱水器即陶瓷太陽(yáng)能熱水器。當(dāng)陶瓷太陽(yáng)能集熱器工作時(shí)，太陽(yáng)輻射穿過(guò)透明蓋板后，投射在陶瓷太陽(yáng)能板上，被陶瓷太陽(yáng)能板吸收并轉(zhuǎn)化成熱能，然后傳遞給吸熱板內(nèi)的傳熱工質(zhì)，使傳熱工質(zhì)的溫度升高，作為集熱器的有用能量輸出。陶瓷太陽(yáng)能板是以普通陶瓷為基體，立體網(wǎng)狀釩鈦黑瓷為表面層的中空薄壁扁盒式太陽(yáng)能集熱體。其整體為瓷質(zhì)材料，不透水、不滲水、強(qiáng)度高、剛性好、不腐蝕、不老化、不退色、無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)放射性，陽(yáng)光吸收率不會(huì)衰減，具有長(zhǎng)期較高的光熱轉(zhuǎn)換效率。

1972年左右，五機(jī)部（第五機(jī)械工業(yè)部）的一位工程師進(jìn)行了黑色陶瓷制造太陽(yáng)能集熱器的試驗(yàn)，據(jù)了解由于價(jià)格高、水阻大、熱容大等原因停止了試驗(yàn)，為國(guó)內(nèi)陶瓷太陽(yáng)能集熱器的研發(fā)解開(kāi)了序幕。

1984年，山東省新材料研究所在陶瓷廢渣的研究過(guò)程中偶然發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)大量產(chǎn)出的提釩尾渣可以制造黑色陶瓷，并經(jīng)初步試驗(yàn)和測(cè)定，這材料具有良好的制造性能和使用性能，具有潛在的巨大產(chǎn)量和很低的生產(chǎn)成本，以及不腐蝕、不老化、黑色面不退色的呈色穩(wěn)定性等特性，隨之山東省新材料研究所開(kāi)展了“釩鈦黑色陶瓷太陽(yáng)能集熱體的研究”項(xiàng)目，并于1985年6月在淄博衛(wèi)生陶瓷廠制造出第一批黑瓷紅外輻射管件；1986年4月在淄博衛(wèi)生陶瓷廠制造出第一批黑瓷太陽(yáng)能集熱板；1986年5月組裝了第一臺(tái)黑瓷單板開(kāi)水器和黑瓷單板熱水器并進(jìn)行了性能測(cè)試；1986年6月在魯源太陽(yáng)能服務(wù)部組裝了黑瓷多板熱水器，并由山東省能源所進(jìn)行了性能測(cè)試；1986年8月14日，山東省新材料研究所進(jìn)行了“釩鈦黑色陶瓷材質(zhì)及其制品的研究”省級(jí)項(xiàng)目技術(shù)鑒定。

由山東省科學(xué)院組建的山東天虹弧板有限公司，以曹樹梁為首的研發(fā)團(tuán)隊(duì)則在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了陶瓷太陽(yáng)板制造的工業(yè)化生產(chǎn)。其中“大尺寸陶瓷板（陶瓷太陽(yáng)板）與建筑一體化的研究” 2007年列入國(guó)家星火計(jì)劃、山東省星火計(jì)劃； “大尺寸黑瓷復(fù)合陶瓷太陽(yáng)板” 2008年列入山東省重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃、“大尺寸黑瓷復(fù)合陶瓷太陽(yáng)板與建筑一體化的研究” 2008年列入濟(jì)南市科技攻關(guān)計(jì)劃、“陶瓷太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)加熱養(yǎng)殖業(yè)海水應(yīng)用” 2009年列入山東省重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃。

4 陶瓷板太陽(yáng)能集熱器需解決的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

4.1 集熱器封接材料

現(xiàn)有黑瓷集熱體由單片集熱板串接構(gòu)成，一般采用插入連接和小瓷管套接的方式，黑瓷集熱板出廠時(shí)接口處已接好兩道接合環(huán)，在現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)將封接材料填入接口處，封接材料至少需填滿第一道接合環(huán)，第二道接合環(huán)用于容納稍許過(guò)量的封接材料，過(guò)多填入封接材料會(huì)減少甚至堵塞出水口。

封接材料關(guān)系到黑瓷集熱板大量接口密封的可靠性，關(guān)系到黑熱瓷集熱板壽命優(yōu)勢(shì)能否得到充分的發(fā)揮，因此其選擇尤為慎重。封接材料需要考慮到密封性能、可靠性及強(qiáng)度、使用壽命。經(jīng)過(guò)一些廠家的試驗(yàn)研發(fā)，發(fā)現(xiàn)用白水泥做封接材料其密封比較可靠、強(qiáng)度也適合且價(jià)格便宜。

4.2 光熱轉(zhuǎn)換性能的提升

在太陽(yáng)能的熱利用中，關(guān)鍵是將太陽(yáng)的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。由于太陽(yáng)能比較分散，必須設(shè)法把它集中起來(lái)，為了提高太陽(yáng)集熱器的效率，唯一有效的辦法是在保持最大限度地采集太陽(yáng)能的同時(shí)盡可能減小其對(duì)流和輻射熱損。采用優(yōu)質(zhì)選擇性吸收涂層材料和高透過(guò)率蓋板材料是滿足上述要求的重要途徑。但是現(xiàn)有的陶瓷集熱器的熱轉(zhuǎn)化效率并不高，主要是由于其表面吸收涂層主要采用釩鈦礦渣為主要原料，涂層吸收率約為90%左右，發(fā)射率高達(dá)80%以上，在表面溫度達(dá)到50℃以上時(shí)涂層向外熱輻射損失選擇性吸收涂層，即可顯著降低陶瓷集熱器表面熱發(fā)射率，提高光吸收率，又可顯著提高集熱器的光熱轉(zhuǎn)換效率，促進(jìn)陶瓷太陽(yáng)能集熱器的推廣應(yīng)用已經(jīng)成為一些科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的研發(fā)方向。

如在釩鈦黑瓷吸收層上面設(shè)置紅外反射層，利用非化學(xué)計(jì)量比的金屬離子摻雜氧化物所具有的可見(jiàn)光吸收特性及高紅外反射特性在提高涂層吸收比的同時(shí)，顯著降低涂層的發(fā)射率。

4.3 現(xiàn)有紅外反射層制備工藝技術(shù)與傳統(tǒng)陶瓷工藝的兼容性

紅外反射層材料可以是窄帶半導(dǎo)體、金屬納米粒子、或者是金屬離子摻雜的寬帶半導(dǎo)體（如SnO2：F、SnO2：Sb、In2O3：Sn和ZnO：Al等），其中金屬離子摻雜的氧化物具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，是一種透明的導(dǎo)電薄膜，而且它對(duì)紅外波段反射率很高，可顯著降低涂層的熱發(fā)射率，此外，它對(duì)可見(jiàn)光透射率很高，大部分太陽(yáng)光可透過(guò)它被黑色的釩鈦黑瓷所吸收，金屬離子摻雜氧化物薄膜的制備方法包括磁控濺射法、化學(xué)氣相沉積法、溶膠-凝膠法、噴霧熱解法等。噴霧熱解技術(shù)具有成本低廉、便于大面積連續(xù)化成膜的特點(diǎn)，但噴霧熱解法需要在高溫下噴涂成膜，與傳統(tǒng)陶瓷工藝兼容性問(wèn)題較大，能否采用輥涂的方法成膜，并通過(guò)燒結(jié)工藝條件的控制使薄膜致密化是其問(wèn)題解決的一種研究方向。

4.4 太陽(yáng)能跟蹤技術(shù)

加快集成應(yīng)用創(chuàng)新，推動(dòng)太陽(yáng)能利用技術(shù)大規(guī)模、高效利用是目前有效解決能源日趨緊張的發(fā)展趨勢(shì)之一，能否經(jīng)濟(jì)高效利用太陽(yáng)能的關(guān)鍵在于能源轉(zhuǎn)換材料的突破和系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的集成創(chuàng)新。其中太陽(yáng)能跟蹤技術(shù)是太陽(yáng)能高效、低成本利用的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)之一，陶瓷板太陽(yáng)能集熱器若能結(jié)合太陽(yáng)能跟蹤技術(shù)，不但更為有效的擴(kuò)大其使用區(qū)域范圍，而且利用太陽(yáng)聚光跟蹤技術(shù)由當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度、緯度和當(dāng)?shù)貢r(shí)間計(jì)算太陽(yáng)當(dāng)前的方位角和高度角，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的自動(dòng)跟蹤，根據(jù)太陽(yáng)自東向西運(yùn)動(dòng)是輻照的特性有效增加長(zhǎng)太陽(yáng)光的采光效果，提升太陽(yáng)能的利用率。

當(dāng)然目前太陽(yáng)能跟蹤技術(shù)主要應(yīng)用于太陽(yáng)能光伏和太陽(yáng)能熱發(fā)電行業(yè)，能否有效低成本的嫁接到陶瓷板太陽(yáng)能集熱器的運(yùn)用中，還需要后期廣大研發(fā)人員的論證。

5 結(jié)語(yǔ)

陶瓷太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)成本低、壽命長(zhǎng)、效率高，單位能量使用成本低于常規(guī)能源，是一種新的可以大規(guī)模使用的太陽(yáng)能利用裝置。而陶瓷工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展正面臨自然生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，能源短缺又給陶瓷行業(yè)的發(fā)展提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求。節(jié)能降耗和減少污染是陶瓷生產(chǎn)的大勢(shì)所趨，無(wú)白度要求的陶瓷材料更適宜生產(chǎn)運(yùn)用在陶瓷板太陽(yáng)能集熱器中，陶瓷太陽(yáng)能集熱器若進(jìn)一步成功推廣和應(yīng)用，不但對(duì)傳統(tǒng)太陽(yáng)能行業(yè)、陶瓷行業(yè)、建筑業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，而且還促進(jìn)了行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了太陽(yáng)能集熱應(yīng)用行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)升級(jí)。

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