太陽能（Solar Energy），一般是指太陽光的輻射能量，太陽能是一種可再生能源，廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風(fēng)能，生物質(zhì)能，潮汐能、水的勢能等等。太陽能利用的基本方式可分為光—熱利用、光—電利用、光—化學(xué)利用、光—生物利用四類。在四類太陽能利用方式中，光—熱轉(zhuǎn)換的技術(shù)成熟，產(chǎn)品也多，成本相對較低。如：太陽能熱水器、開水器、干燥器、太陽灶、太陽能溫室、太陽房、太陽能海水淡化裝置以及太陽能采暖和制冷器等。太陽能光熱發(fā)電比光伏發(fā)電的太陽能轉(zhuǎn)化效率較高，但應(yīng)用還不普遍。在光熱轉(zhuǎn)換中，當(dāng)前應(yīng)用范圍廣、技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)性的是太陽能熱水器的應(yīng)用。

在太陽能熱利用方面,大多數(shù)分散的集熱器與蓄熱器之間的距離相對較遠(yuǎn),因此導(dǎo)熱系統(tǒng)仍是不可或缺的。導(dǎo)熱材料主要有導(dǎo)熱流材料和導(dǎo)熱流管道材料,另外蓄熱材料在液相或氣相狀態(tài)下也可作為導(dǎo)熱流材料。國際研究傾向于在蓄熱和導(dǎo)熱過程中采用相同的材料,以降低熱交換系統(tǒng)的復(fù)雜程度,從而達(dá)到降低系統(tǒng)成本的目的。未來的重點是新型熱傳導(dǎo)媒質(zhì)的研發(fā)如離子流體,以及新型熱循環(huán)管道材料如金屬化塑膠管等。

所采用的材料必須滿足以下兩個條件:①在太陽光譜內(nèi)吸收光線程度高,即有盡量高的吸收率α;②在熱輻射波長范圍內(nèi)有盡可能低的輻射損失,即有盡可能低的發(fā)射率γ。一般來說,對同一波長而言,材料的吸收率和發(fā)射率有同樣的數(shù)值,即吸收率高則相應(yīng)的發(fā)射率也高。但吸收率α與反射率γ及透射率t滿足如下關(guān)系:α+γ+ t= 1。對于不透明材料由于t= 0,則α+γ= 1。而對于黑色物體來說,γ= 0,則α= 1。根據(jù)以上討論可知,有效的太陽能光熱轉(zhuǎn)換材料是在太陽光譜范圍內(nèi),即λ 2μm,即熱輻射波長范圍內(nèi),有ε= 0(即γ≈ 1或α≈ 0),一般將具備這一特性的涂層材料稱為選擇性吸收材料。如不完全滿足以上條件,在熱輻射波長范圍內(nèi)ε值較大,盡管太陽光譜α≈ 1,仍有很大的熱輻射損失,這類材料通常稱為非選擇性涂層材料。

所有選擇性吸收涂層的構(gòu)造基本上分為兩個部分:紅外反射底層(銅、鋁等高紅外反射比金屬)和太陽光譜吸收層(金屬化合物或金屬復(fù)合材料)。吸收涂層在太陽光波峰值波長(0.5μm)附近產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸收,在紅外波段則自由透過,并借助于底層的高紅外反射特性構(gòu)成選擇性涂層。在聚光方面,由于日光波長覆蓋范圍大,聚焦用的反射鏡或折射鏡的高反射率或高透射率波長應(yīng)覆蓋300～ 2500nm,因而鏡面采用新型的納米涂層,從室內(nèi)保溫涂層到太陽鏡上的防反涂層等,這些技術(shù)將集熱器的效率提高了近5%。從近眾多的納米技術(shù)的研究成果來看,玻璃涂層將獲得更加長足的發(fā)展。預(yù)計涂層未來的研發(fā)方向主要有以下幾個方面:①超長的戶外壽命(抗風(fēng)、防灰塵吸附等);②高太陽光反射率(反射波長覆蓋300～ 2500nm);③良好的抗機(jī)械應(yīng)力特性,以適應(yīng)對反射鏡面的定期清洗;④耐腐蝕性(