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EP0736612A2

Process for coating solar collectors

Abstract

Coating a substrate to produce a solar collector is claimed. Coating takes place by means of a combined CVD-PVD process. Also claimed is a solar collector obtained by the proposed method. The coating containing amorphous hydrocarbon or fluorided amorphous hydrocarbon and a metal sputtered from a target (7) consists of different layers with stepped change in the composition and/or at least one layer with at least almost continuously varying concentration. At the same time, the metal concentration close to the substrate (8) is greater than that close to the coating surface.

EP0736612A2, drawing sheet 1
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18 claims: 18 independent, 0 dependent

  1. 1
    Method for coating a base or a substrate for producing a solar collector, characterized in that the coating is carried out by means of a combined CVD-PVD process. Verfahren zum Beschichten einer Unterlage bzw. eines Substrates für das Erzeugen eines Sonnenkollektors, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten mittels eines kombinierten CVD-PVD-Prozesses erfolgt.
  2. 2
    Method, in particular according to claim 1, characterized in that the coating is carried out by means of a combined process of plasma-activated gas phase deposition and the sputtering or sputtering of a metal target (7). Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten mittels eines kombinierten Prozesses aus plasmaaktivierter Gasphasendeposition und des Zerstäubens bzw. Sputterns eines Metalltargets (7) erfolgt.
  3. 3
    Method, in particular according to one of claims 1 or 2, characterized in that the substrate (8) to be coated or the substrate is kept at a negative electrical potential during the deposition or coating. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschichtende Unterlage (8) bzw. das Substrat während des Abscheidens bzw. des Beschichtens auf einem negativen, elektrischen Potential gehalten wird.
  4. 4
    Method, in particular according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coating takes place in an evacuated deposition system (1) by combining a high-frequency plasma-activated gas phase deposition of at least one hydrocarbon gas or. fluorinated hydrocarbon gas and the sputtering of a metal target, wherein during the coating by changing the concentration of the hydrocarbon, respectively. fluorinated hydrocarbon, volume flow in an inert gas volume flow in the system, the composition of the coating is changed with increasing layer thickness. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten in einer evakuierten Depositionsanlage (1) erfolgt, durch Kombination einer hochfrequenz-plasmaaktivierten Gasphasendeposition von mindestens einem Kohlenwasserstoffgas resp. fluoriertem Kohlenwasserstoffgas und dem Zerstäuben (Sputtern) eines Metalltargets, wobei während des Beschichtens durch Aenderung der Konzentration des Kohlenwasserstoff-, resp. fluorierten Kohlenwasserstoff-, Volumenstromes in einem Inertgasvolumenstrom in der Anlage die Zusammensetzung der Beschichtung bei zunehmender Schichtdicke verändert wird.
  5. 5
    Method, in particular according to one of claims 3 or 4, characterized in that the composition in the coating is changed as the coating process progresses, by varying or changing the bias voltage or the negative electrical potential of the substrate or the substrate. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung in der Beschichtung bei fortschreitendem Beschichtungsvorgang verändert wird, indem die Bias-Spannung bzw. das negative elektrische Potential des Substrates bzw. der Unterlage variiert bzw. verändert wird.
  6. 6
    Method, in particular according to one of claims 1 to 5, characterized in that the substrate or the substrate is heated during the coating process. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage bzw. das Substrat während des Beschichtungsvorganges geheizt wird.
  7. 7
    Method, in particular according to one of claims 1 to 6, characterized in that the metal content in the coating from the substrate or underlay surface to the surface of the coating is adjusted to decrease by at the beginning of the coating process with a lower volume flow of hydrocarbon gas, respectively. fluorinated hydrocarbon gas, which is either increased in steps or continuously during the process and / or by reducing the negative electrical potential or the bias voltage on the substrate or the substrate during the continuous coating process. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallgehalt in der Beschichtung von der Substrat- bzw. Unterlageoberfläche zur Oberfläche der Beschichtung abnehmend eingestellt wird, indem zu Beginn des Beschichtungsprozesses mit einem niedrigeren Volumenstrom an Kohlenwasserstoffgas, resp. fluoriertem Kohlenwasserstoffgas, gearbeitet wird, der während des Prozesses entweder stufenartig oder kontinuierlich erhöht wird und/oder indem das negative elektrische Potential bzw. die Bias-Spannung an der Unterlage bzw. dem Substrat während des fortlaufenden Beschichtungsprozesses verringert wird.
  8. 8
    Method, in particular according to one of claims 1 to 7, characterized in that a metal sheet, such as for example a copper sheet, is coated as a base in an evacuated deposition system in that a target consisting of chromium or a chromium alloy is broken down on the cathode by means of cathode sputtering or is sputtered and an inert or carrier gas, such as argon, loaded with a hydrocarbon, such as methane, is introduced into the system, high-frequency AC voltage being transmitted to the cathode via capacitive or inductive coupling, and the metal sheet being fed via a DC voltage source a negative potential is held. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallblech, wie beispielsweise ein Kupferblech als Unterlage in einer evakuierten Depositionsanlage beschichtet wird, indem an der Kathode ein aus Chrom oder einer Chromlegierung bestehendes Target mittels Kathodenzerstäubung abgebaut bzw. abgesputtert wird und ein mit einem Kohlenwasserstoff, wie beispielsweise Methan, beaufschlagtes Inert- oder Trägergas, wie beispielsweise Argon, in die Anlage eingeführt wird, wobei hochfrequente Wechselspannung über kapazitive oder induktive Koppelung auf die Kathode übertragen wird, und wobei das Metallblech über eine Gleichspannungsquelle auf einem negativen Potential gehalten wird.
  9. 9
    Method, in particular according to one of claims 3 to 8, characterized in that the compactness or hardness and density of the layer is increased by a suitable choice of the negative, electrical potential of the substrate during the coating process, as a result of which the aging resistance of the coating can be increased. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Wahl des negativen, elektrischen Potentials der Unterlage während des Beschichtungsprozesses die Kompaktheit bzw. Härte und Dichte der Schicht vergrössert wird, wodurch die Alterungsbeständigkeit der Beschichtung erhöht werden kann.
  10. 10
    Method, in particular according to one of claims 3 to 9, characterized in that changing the composition produces individual layers which act as diffusion barriers and / or as adhesion promoters within the coating and / or with respect to the substrate to be coated. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch Aenderung der Zusammensetzung einzelne Schichten erzeugt werden, welche als Diffusionsbarrieren und/oder als Haftungsvermittler innerhalb der Beschichtung und/oder gegenüber der zu beschichtenden Unterlage wirken.
  11. 11
    Solar collector with optically selective coating, characterized in that the coating, containing amorphous hydrocarbon or fluorinated amorphous hydrocarbon and metal sputtered from a target (7) from different layers with gradually changing composition and / or from at least one layer with an at least almost continuous course of Concentration exists, the metal concentration in the coating close to the base (8) or the substrate is higher than close to the surface of the coating. Sonnenkollektor mit optisch selektiver Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung, enthaltend amorphen Kohlenwasserstoff oder fluorierten amorphen Kohlenwasserstoff und von einem Target (7) abgesputtertes Metall aus verschiedenen Lagen mit schrittweise veränderter Zusammensetzung und/oder aus mindestens einer Lage mit einem wenigstens nahezu kontinuierlichen Verlauf der Konzentration besteht, wobei die Metallkonzentration in der Beschichtung nahe an der Unterlage (8) bzw. dem Substrat höher ist als nahe an der Oberfläche der Beschichtung.
  12. 12
    Solar collector, in particular according to claim 11, characterized in that the change in the layer composition at the interface of at least two abutting layers is continuous or continuous. Sonnenkollektor, insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aenderung der Schichtzusammensetzung an der Grenzfläche von mindestens zwei aneinanderstossender Schichten stetig bzw. kontinuierlich ist.
  13. 13
    Solar collector, in particular according to one of claims 11 or 12, characterized in that the substrate or the base consists of a metal or a metal alloy, or at least has a metallic coating for coating or a coating with a metallic, optical effect. Sonnenkollektor, insbesondere nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat oder die Unterlage aus einem Metall oder einer Metallegierung besteht, oder wenigstens gerichtet zur Beschichtung einen metallenen Ueberzug aufweist oder einen Ueberzug mit metallischer, optischer Wirkung.
  14. 14
    Solar collector, in particular according to one of claims 11 or 13, characterized in that the metal incorporated in the coating consists of a so-called carbide former and in the form of metal carbide particles in the hydrocarbon matrix, respectively. fluorinated hydrocarbon matrix is ​​installed. Sonnenkollektor, insbesondere nach einem der Ansprüche 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Beschichtung eingebundene Metall aus einem sogenannten Karbidbildner besteht und in Form von Metallkarbidpartikeln in die Kohlenwasserstoffmatrix resp. fluorierte Kohlenwasserstoffmatrix eingebaut wird.
  15. 15
    Solar collector, in particular according to one of claims 11 to 14, characterized in that the metal content decreases from the substrate surface to the collector surface from over 50 atomic percent to <than 30 atomic percent. Sonnenkollektor, insbesondere nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallgehalt von der Substratoberfläche zur Kollektoroberfläche von über 50 Atomprozent auf < als 30 Atomprozent abnimmt.
  16. 16
    Solar collector, in particular according to one of claims 11 to 15, characterized in that the metal content near the collector surface is <10 atomic percent. Sonnenkollektor, insbesondere nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallgehalt nahe der Kollektoroberfläche < 10 Atomprozent beträgt.
  17. 17
    Solar collector, in particular according to one of claims 11 to 16, characterized in that one or more layers are provided in or on the coating as diffusion barriers and / or as adhesion promoters. Sonnenkollektor, insbesondere nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Beschichtung eine oder mehrere Lagen als Diffusionsbarrieren und/oder als Haftungsvermittler vorgesehen sind.
  18. 18
    Solar collector, in particular according to one of claims 11 to 17, characterized in that the first layer of the coating covering the base is a diffusion barrier and / or adhesion promoter layer, which mainly consists of chromium carbide. Sonnenkollektor, insbesondere nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die die Unterlage überdeckende erste Lage der Beschichtung eine Diffusionsbarriere und/oder Haftungsvermittlerschicht ist, welche überwiegend aus Chromkarbid besteht.
Independent claims18