科创中国

当今能源危机日益加重，全球环境问题频频发生，人类逐渐将可再生能源的

开发、利用作为解决上述问题的主要手段。太阳能是一种典型的清洁、无污染、

辐射功率巨大、取之不尽、用之不竭的可再生能源。目前，太阳能利用技术主要

包括：光热转换利用、光电转化利用、光化学利用。其中，太阳能光热转化技术

是太阳能利用技术中商业化程度最高，技术手段最成熟、推广应用最普遍的技术。

而光谱选择性吸收涂层是太阳能光热转化技术的核心，其性能的好坏和制备成本

的高低直接影响太阳能光热转化技术的应用推广。理想的太阳能光谱选择性吸收

涂层是在紫外/可见/近红外光谱范围内（

*** μm）表现出较高的太阳能吸收

值α，在红外光谱范围内（

***μm）具有较低的热发射值εT，从而使其获得较

高的光谱选择吸收性。同时，光谱选择性吸收涂层需要具备优异的热稳定性、物

理化学稳定性及耐候性，并且能够在复杂的使用环境中维持良好的光学性能，达

到预期的使用寿命。然而，传统单一的材料无法满足上述理想涂层的光谱选择吸

收性、热稳定性及耐候性要求。为此，需要结合相应的涂层制备技术，将传统的

单一材料进行复合或者对涂层进行改性，制备各项性能指标较好的光谱选择性吸

收涂层。目前，光谱选择性吸收涂层的制备方法包括：电化学法、物理气相沉积

法、化学气相沉积法、涂料涂覆法、溶胶-凝胶浸涂法。其中，涂料涂覆法和溶

胶-凝胶浸涂法操作工艺简单、环境友好、投资成本低，容易实现涂层的连续化

大规模制备。因此，本项目在综合考虑涂层材料的整体性能及涂层制备技术的经

济成本、连续规模化生产基础上，利用涂料涂覆法和溶胶-凝胶浸涂法制备尖晶

石型陶瓷太阳能光谱选择性吸收涂层。

采用溶胶-凝胶自燃烧法在低温条件下（

400-500°C）制备出吸光性能好、物

理化学性能稳定、热稳定性好、耐湿度性强的一系列黑色尖晶石型化合物

（Cu***Mn***O4，CuMn2O4，CoCuMnOx，CuCr2O4，CuCrxMn2-xO4 (x = ***, 1)等），

并将制备的黑色尖晶石型陶瓷颜料与粘结剂混合制备出尖晶石型陶瓷太阳能吸

光涂料，利用喷涂法将尖晶石型太阳能吸光涂料喷涂到高红外反射的金属基底上

制备出黑色尖晶石型陶瓷太阳能光谱选择性吸收涂层。鉴于具有较高光谱选择吸

收性的尖晶石型陶瓷涂层的颜色为黑色，色彩单一，不美观，缺乏装饰性，所以，

为了弥补尖晶石型太阳能光谱选择性吸收涂层与太阳能户外建筑物在色彩上的

协调一致、提高涂层应用的美观性、采用溶胶-凝胶自燃烧法合成了一系列彩色

尖晶石型化合物（CoAl2O4，CoCr2O4，CoFe2O4，CoMn2O4 等），并将其用于制94

备蓝色、绿色、棕褐色、墨绿色等尖晶石型陶瓷太阳能光谱选择性吸收涂层。另

外，以丰富、廉价、安全、无毒的水为溶剂（或乙醇溶剂），采用水溶液（或乙

醇溶液）一次浸涂-提拉法将尖晶石化合物沉积到金属基底上制备出一系列单层

尖晶石型陶瓷太阳能光谱选择性吸收薄膜。上述涂层（薄膜）制备技术投入成本

低廉、原料利用率高、环境友好、操作工艺简单，容易实现连续规模化生产。实

验室拥有自主研发的多项专利技术，该项目已完成实验室中试，部分技术及相关

产品已被企业采纳、应用。

该项目技术侧重于批量化生产一系列尖晶石型粉体颜料，同时将生产制备的

尖晶石型粉体颜料与粘结剂复配，制备出油性及水性涂料。考虑到尖晶石型涂料

的特殊应用，将其用于制备吸光性能强、耐腐蚀、热稳定性好、附着性能好的黑

色及彩色太阳能吸光涂层