Güneş ışığı kollektörlerinde kullanılan soğurucu filmlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Kaplama malzemesi olarak TiNxOy ince film kullanılarak, tayfsal olarak seçici solar soğurucuların hazırlanması ve karakterizasyonu çalışıldı. Seçici solar soğurucular hakkında özet teorik bilgiler verildi. Solar soğurmayı arttıran ve termal emisyonu mümkün olduğunca azaltan fiziksel mekanizmalar açıklandı.Numuneler düşük emisyon, gelişmiş solar performans ve elektrokimyasal yöntemlerden daha az çevre kirliliği gibi avantajlar sunan reaktif magnetron kaplama ünitesi kullanılarak kaplanmıştır.Türkiye'de geniş bir kolektör endüstrisi mevcuttur. Bütün seçici tabakalar yurt dışında kaplanmaktadır. Türk endüstrisi için bir yöntem geliştirmeye ihtiyaç vardır. Bu çalışmanın amacı uygun bir kaplama tekniği vasıtasıyla seçici soğurucu tabakalar elde etmektir.N-katkılı TiO2 ince filmlerin soğurma sınırı, hidrofilisite, bant aralığı, kırılma indisi, elektriksel iletkenlik ve fotokatalitik aktivite gibi fiziksel özellikleri XPS (x-ışını fotoelektron spektroskopisi), XRD (x-ışını kırınımı), UPS (Morötesi fotoelektron spektroskopisi) ve geçirgenlik cihazları kullanılarak çalışıldı.Sonuç olarak, kontrollü N içeren TiNxOy ince filmlerin gelişmiş karakteristikler sunduğunu gözlemledik. Saf Ti, TiN, TiO2, oksijence zengin şeffaf TiNxOy ve nitrojence zengin TiNxOy ince filmlerin geçirgenliklerini ölçtük.The preparation and characterization of spectrally selective solar absorbers using TiNxOy thin film as coating material was studied. A brief theoretical information about selective solar absorbers are given. Physical mechanisms which increases the solar absorption and minimizes the thermal emittance were explained.Samples were prepared using reactive magnetron sputtering unit which exhibits advantages like lower emittance, improved solar performance and less enviromental pollution than the electrochemical methods.There is a large solar collector industry in Turkey. All of the selective layers were coated abroad. There is a need to develop a process for Turkish industry. The goal of this research is to obtain selective absorber layers with a convenient deposition technique.The physical features of N-doped TiO2 thin films were studied like absorption edge, hydrophilicity, band gap, refractive index, electrical conductivity and photocatalytic activity using XPS, XRD, UPS and transmittance devices.Consequently, we observed that TiNxOy thin films with controlled content of N exhibits improved characteristics. We measured the transmittance of pure Ti, TiN, TiO2, oxygen rich transparent TiNxOy and nitrogen rich TiNxOy thin films.