太陽能熱水器是將太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能的加熱裝置，將水從低溫加熱到高溫，以滿足人們在生活、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器，主要以真空管式太陽能熱水器為主，占據(jù)國內(nèi)95%的市場份額。真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲(chǔ)水箱及支架等相關(guān)零配件組成，把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠真空集熱管，真空集熱管利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產(chǎn)生微循環(huán)而得到所需熱水。

所采用的材料必須滿足以下兩個(gè)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(gè)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(jì)涂層未來的研發(fā)方向主要有以下幾個(gè)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(太陽能熱水地暖系統(tǒng)中有集熱器溫測器和水溫感應(yīng)器，集熱系統(tǒng)吸收太陽能輻射后，集熱管溫度上升，當(dāng)集熱器溫度和水箱溫度水溫差△t設(shè)定值時(shí)，檢測系統(tǒng)發(fā)出指令，循環(huán)泵將中央熱水器中的冷水輸入集熱器中，水被加熱后再回到水箱中，使水箱內(nèi)的水達(dá)到設(shè)定的溫度。