DE3146083A1 - "verfahren zur herstellung eines absorbers fuer solaranlagen" - Google Patents
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Description
gü/sd
M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Aktiengesell schaft
Ruh rchem ie Aktiengesei 1 schaft
München, 17. November 1981 10
Verfahren zur Herstellung eines Absorbers für Solaranlagen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Absorbers für Solaranlagen durch Be.
schichtung eines Substrats mittels eines Gasphasenprozesses.
Ein bekannter Gasphasenprozeß ist die chemische Abscheidung
aus der Gasphase (CVD), mit der Absorberschichten aus nichtmetallischen Stoffen oder hochschmelzenden Metallen
hergestellt werden. Durch eine starke, feinteilige Strukturierung des Niederschlages konnte bei Verwendung
bestimmter Beschichtungsinateriaiien Absorberschichten
mit hoher Lichtabsorption hergestellt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Schichten keine ausreichende
Haftung und eine schlechte Teiiiperaturstabi 1 itat besitzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu finden, mit dein Absorber mit Schichten hergestellt werden können, die unter Beibehaltung
eines hohen Absorptionsvermögens auch bei höheren Temperaturen eine gute Haftung mit dem Substrat aufweisen.
7.2096
3U6083
Die Aufgabe ist erf i ndungsgeniaß dadurch gelöst, daß
ein Substrat aus einer nickel- und titanhalti gen Legierung
verwendet und einer Vorbehandlung unterzogen wird, und daß
der Abscheidungsprozeß in einer titanhaltigen Gasphase
durchgeführt wird, wobei die Schichtbildung unter Beteiligung
des Substratmaterials erfolgt.
Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren erfolgt eine Diffusion
zwischen Elementen des Substrats und der Schicht, so daß die aufgetragene Schicht sich in einer festen Verankerung
mit dem Substrat bindet. Durch die gleichzeitige starke
Strukturierung des Niederschlages konnte eine sehr hohe
Absorption für den solaren Spektralbereich gemessen werden.
Mit diesem Verfahren wird die intermetallische Phase Ni3Ti
gebildet, die nicht nur ein hohes Absorptionsvermögen, sondern zusatzlich eine hohe Oxidationsbeständigkeit
aufweist. Es hat sich auch gezeigt, daß diese Schicht bei Legierungen bis herab zu etwa 5 Atom % Ni-Gehalt und etwa
0,5% Ti-Gehalt gebildet werden kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemaßen Verfahrens
liegt darin, daß nicht, wie bei der üblichen chemischen
Gasphasenabscheidung mindestens zwei gasförmige Reaktions-25
Partner in diffizil zu opt linierenden Mengen und Mengenverhältnissen
einzudosieren sind, und daß im Reaktionsraum für eine gleichmäßiye Durchmischung zu sorgen ist,
sondern daß hier nur ein einziger Reaktionspartner notwendig
ist.
Absorberschichten mit besonders hohem Absorptionsvermögen
können durch Titantetrachlorid (TiCl4) als Reaktionsgas
erzeugt werden.
7.2096
17.11.1981
17.11.1981
3H6083
Χ Eine Optimierung der Resultate wird dadurch erreicht, wenn
im Gesamtgasstroin des Abschei dungsprozesses ca. 1 VoI %
TiCI4 verwendet wird.
Bei einer Beschichtungsteinperatur von ca. 900*C werden mit einer Beschichtungsdauer von bereits etwa 1 Stunde
stabile Schichten mit ausreichendem Absorptionsvermögen gebildet. Die Beschichtungstemperatur betragt vorzugsweise
700-1000*C, wobei die Beschichtungsdauer zwischen 3 bis 1 Stunden mit der Temperatur abnimmt.
Es wurde ein Substrat aus Edelstahl X5 CrNiTi 18 q einer
Schleif- und Polierbehandlung unterzogen, bei der eine
!5 maximale Rauhigkeit von Ra = lzt,m erreicht wurde.
Das vorbehandelte Substrat wurde dann in einem gegen
den Zutritt der Atmosphäre geschützten Reaktionsraum im Wasserstoffstrom auf eine Temperatur von ca. 900*C
gebracht.
Nach Erreichen dieser Temperatur wurde dem Wasserstoffstrom die reaktive Komponente Titantetrachlorid (TiCl^)
zugesetzt, indem ein Teilstrom des Wasserstoffes oder
ein zusatzlicher Argonstrom über ein thermostatisiertes,
flüssiges, TiCl4 enthaltendes Verdampfergefaß geleitet
wurde. Der Trägergasstrom und die Verdampfertemperatur
wurden so ausgewählt, daß die Menge des mitgeführten
gasförmigen TiCl4 1 VoI % betrug. Die Gasleitung zwischen
zwischen Verdampfer und Reaktionsraum wurde zur Vermeidung
von TiCK-Kondensation beheizt.
Die reaktive Gasphase wirkte ca. 1 Stunde bei 900*C auf das Substrat ein. Danach wurde die TiCl.-Zugabe unterbrochen
und der Reaktionsraum mit dem beschichteten Probenkörper im Wasserstoff- oder Argonstrom auf Raumtemperatur
abgekühlt.
7.2096
17.11.1981
17.11.1981
.:»U" 1 "- 'O I 3U6083
Mit diesem Verfahren konnte auf dem Substrat eine festhaftende
Schicht mit einer mittleren Schichtdicke im Zehntel-Mi kroineter-Berei ch erzeugt werden. Die maximale
Größe von Einzel partikel η betrug etwa 1#. m. Die Schichten
wiesen Absorptionsgrade im Bereich der sichtbaren Strahlung
bis 98% auf. Die IR-Emission wird hierbei im wesentlichen
von der Unterlage bestimmt.
7.2096 17.11.1981
Claims (1)
- Patentansprüche151.,20 25 30 35Verfahren zur Herstellung eines Absorbers für Solaranlagen durch Beschichtung eines Substrats mittels eines Gasphasenprozesses, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat aus einer nickel- und titanhalti gen Legierung verwendet und einer Vorbehandlung unterzogen wird,und daß der Abscheidungsprozeß in einer titanhaltigen Gasphase, bei einer Temperatur oberhalb von 800*C und unter Beteiligung des Substratmaterials erfolgt.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorbehandlung die Oberfläche des Substrats auf eine Rauhigkeit in etwa von Ra = l^a.m gebracht wird»Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionsgas Titantetrachlorid (TiCl-) verwendet wird3 das in etwa in einer Konzentration von 1 VoI % in der Gasatmosphare vorhanden ist.7.2096-z-4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasatmosphare aus TiCl4 und Wasserstoff besteht.5 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; daß die Beschichtungsteinperatur zwischen 700 - lOOO'C liegt.6." Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 10 daß die Beschichtungszeit etwa 1 Stunde bei derhöheren und etwa 3 Stunden bei der niedrigeren Temperatur dauert.7.2096 17.11.1981
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