On the Formation of Spectrally Selective Thermal Oxide Coatings on the Surface of Chromium Steel for Use in Solar-Energy Devices

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The formation process of spectrally selective coating–absorbers of optical radiation with a high absorption coefficient obtained by thermal oxidation of X18H10T high-chromium steel for 1 h in an air atmosphere at temperatures of 100–900°C has been studied. The composition of the films and their thickness were controlled using diffuse reflection Fourier transform IR spectroscopy and specular reflection spectral reflectometry. It is shown that thick oxide layers (up to 1400 A) with high absorption in a wide range of wavelengths of solar radiation are obtained by thermal oxidation of steel plates at 800–900°C. Unfortunately, thick porous coatings obtained by air oxidation of steel at high temperatures have low mechanical strength, and porous coatings can crack and crumble. Thinner oxide layers (400–800 A) with a low content of chromium oxides, formed during the oxidation of steel at 500–600°С, make it possible to obtain spectrally selective absorption sufficient for the operation of the corresponding optical radiation converters in the visible range. Such layers are much stronger, more compact, have a high optical quality and a multilayer and/or gradient structure, make it possible to form one- and two-layer interference coatings of the required thickness and composition, have high absorption and a pronounced photoelectric response in the spectral regions of visible solar radiation.

Sobre autores

V. Kotenev

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: mmvp@bk.ru
119071, Moscow, Russia

Bibliografia

  1. Kalogirou S.A. // Progress in Energy and Combustion Science. 2004. V. 30. № 3. P. 231–295.
  2. Evangelisti Luca, De Lieto Vollaro Roberto, Asdrubali Francesco // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. V. 114. P. 109318.
  3. Ghobadi B., Kowsary F., Veysi F. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2022. V. 58. P. 486–500.
  4. Kennedy C.E. Review of mid-tohigh-temperature solar selective absorber materials. United States: National Renewable Energy Laboratory; 2002 NREL/TP-520-31267, July.
  5. Boriskina S.V., Ghasemi H., Chen G. // Materials Today. 2013. V. 16. № 10. P. 375–386.
  6. Iakobson O.D., Gribkova O.L., Tameev A.R. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 753–759.
  7. Demirbilek N., Yakuphanoğlu F., Kaya M. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 488–499.
  8. Medina-Almazán A.L., López-García N., Marín-Almazo M. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 723–734.
  9. López-Marino S. et al. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2014. V. 130. P. 347–353.
  10. Zhorin V.A., Kiselev M.R., Vysotsky V.V. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 52–58.
  11. Kumar D., Singh A., Shinde V. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2022. V. 58. P. 999–1010.
  12. Zahra S.T., Syed W.A., Rafiq N. et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 321–328.
  13. Roos A., Ribbing C.G., Carlsson B. // Solar Energy Materials. 1989. V. 18. № 5. P. 233–240.
  14. Davison R.M., Ekerot S., Watanabe H. // J. Mol. Tech. 1978. V. 3. P. 2.
  15. Edwards D.K., Gier J.T., Nelson K.E., Roddick R.D. // Solar Energy. 1962. V. 6. P. I.
  16. Sharma V.C., Hutchins M.G. // Solar Energy. 1979. V. 23. P. 89.
  17. Valkonen E., Karlsson B. // Solar Energy Materials. 1982. V. 7. P. 43–50.
  18. Котенев В.А., Зимина Т.Ю. // Защита металлов. 2002. Т. 38(6). С. 640–644.
  19. Мровец С., Вербер Т. Современные жаростойкие материалы. Справочник. М.: Металлургия, 1986. 360 с.
  20. Yen S.K., Tsai Y.C. // J. Electrochem. Soc. 1996. V. 143. № 8. P. 2493.
  21. Kotenev V.A. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 1150–1158.
  22. Kotenev V.A. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2021. V. 57. P. 1097–1104.
  23. Tyurin D.N., Kotenev V.A. // Measurement Techniques. 2022. V. 65. P. 608–613.
  24. Беннет Х.Е., Беннет Дж.М. Прецизионные измерения в оптике тонких пленок – в сб.: Физика тонких пленок. Под ред. Хасса Г., Туна Р.Э. М.: Мир, 1970. Т. 4. С. 7.
  25. Прикладная инфракрасная спектроскопия – Под ред. Кендалла Д. М.: Мир, 1970. 376 с.
  26. Azzam R.M.A., Bashara N.M. Ellipsometry and Polarized Light. North-Holland. Amsterdam. 1977.
  27. Azzam R.M.A., Kemp R.H., Jr. // Surf. Sci. 1983. V. 135. № 1. P. 261–275.
  28. Kotenev V.A. // Ellipsometric tomography. Proc. SPIE. 1992. V. 1843. P .259.
  29. Abeles F. // Ann. de Physique. 1950. V. 5. P. 596, 706.
  30. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука. 1973. С. 66. (M. Born, E. Wolf. Principles of optics. Oxford: Pergamon Press. 1968.)
  31. Котенев В.А. // Микроэлектроника. 2002. Т. 31(6). С. 466–478.
  32. Poling G.W. // J. Electrochem Soc. 1969. V. 116. № 7. P. 958.
  33. Юрченко Э.Н., Кустова Г.Н., Бацанов С.С. Колебательные спектры неорганических соединений. Изд-во Наука. Сиб. Отд., Новосибирск, 1981, 145 с.
  34. Ottesen D.R. // J. Electrochem. Soc. Solid State Science and Technology. 1985. V. 132. № 9. P. 2250.
  35. The Sadtler Standard Spectra. Sadtler Res. La, US A, 1969.
  36. Dvoraic V., Teitknecht W. // Helv. Chim. Acta. 1969. V. 52. № 2. P. 575.
  37. Mertens P.P. // National Association of Corrosion Engineers. 1978. V. 34. № 10. P. 359.
  38. Tanaka T. // Jap. J. Applied Physics. 1979. V. 18. № 6. P. 1043.
  39. Idczak E., Oleszkiewicz E. // Thin Solid Films. 1981. V. 77. № 4. P. 301.
  40. Винчелл А.Н., Винчелл Г.В. // Оптические свойства искуственных минералов. М.: Мир. 1967. С. 98
  41. Шумская Н.И. Определитель рудных минералов по спектральным кривым отражения. Л.: Недра. 1985.
  42. Окисление металлов. Под ред. Бенара Ж. М.: Металлургия. 1968. Т. 2. 448 с. (Oxydation des Metaux. Sous la direction de Benard J. Paris: Gauthier-Villars. 1962. V. 2).
  43. Whittle P.D., Wood G.C. // J. Electrochem. Soc. 1968. V. 115. № 2. P. 133–142.
  44. Wallworth G.R. // Rep. Prog. Phys. 1976. V. 39. P. 401–485.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
2.

Baixar (172KB)
3.

Baixar (72KB)
4.

Baixar (1MB)
5.

Baixar (50KB)
6.

Baixar (23KB)
7.

Baixar (31KB)
8.

Baixar (86KB)
9.

Baixar (28KB)

Declaração de direitos autorais © В.А. Котенев, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».