Новый тип селективных поверхностей можно получить путем формирования глубоких отверстий на поверхности металла [ 68]. Для излучения с длиной волны, большей диаметра отверстий, такие поверхности будут отражающими. Если соответствующим образом подобрать размеры отверстия, то излучение с длиной волны меньше 2,5 мкм будет распространяться вниз по отверстиям, как по микроволноводам. В соответствии с теорией волноводов [ 691 поглощение излучения начинается с длины волны λ, отвечающей условию λ= 1,7 d, где d - диаметр волновода (или λ = 2d для проводника с квадратным сечением). Создан селективный прозрачный фильтр-сетка ячеистого типа [68]. В результате получился фильтр со степенью селективности α/ε =10. Прозрачное теплоотражающее покрытие нового типа для применения в солнечных установках было изготовлено [70] путем формирования прозрачной проводящей микросетки химическим травлением пленки Ιn2Ο3 легированной оловом. Отверстия микросетки имели размер ~ 2,5 мкм, поэтому она была прозрачной для солнечного излучения. Отражательную способность относительно инфракрасного излучения можно подсчитать [4], используя теоретическое выражение [71] для отражательной способности сетчатой антенны, изготовленной из двух пучков хорошо проводящих параллельных проволок радиусом r из немагнитного материала, которые пересекаются под прямым углом, образуя квадратные отверстия со стороной α, и в точках пересечения соединены. Если а»r и длина волны падающего излучения λ»а, то коэффициент отражения определяется выражением
где |R| - отражательная способность, Ф - фазовый угол, α= ln(a/2w), k = 2π/λ и θ- угол падения излучения, отсчитываемый от нормали. В работе [70] показано, что использование прозрачных проводников вместо непрозрачных дает существенные преимущества. Пропускательная способность непрозрачных материалов относительно солнечного изучения, Ts, определяется выражением
где ω - ширина линии. Чтобы при а = 2,5 мкм получить Ts = 0,85, ω должна быть равной 0,2 мкм. Узкие линии снижают отражательную способность поверхности в инфракрасной области со 100 до 70%. Если пропускательная способность прозрачного проводника 85 %, то ее можно увеличить до 95 % путем создания микросетки с шириной линий 0,6 мкм. При этом отражательная способность относительно инфракрасного излучения будет всего на ~ 1,5% ниже, чем у сплошного проводника. Методом высокочастотного распыления на подложке из стекла "корнинг 7059" с использованием в качестве мишени In2O3-SnO2 (15 мол. %), приготовленной горячим прессованием, были получены пленки толщиной 1,35 мкм. Эти пленки имели удельное сопротивление 2 -10-4Ом· см и пропускательную способность относительно солнечного излучения 0,8. Для формирования микрорешетки использовалась технология фотолитографии. На рис. 1.10.1 представлена полученная с помощью растрового электронного микроскопа фотография микрорешетки, изготовленной методом фотолитографии. На рис. 1.10.2 показаны спектральные распределения пропускательной и отражательной способностей в области солнечного спектра нетравленой пленки In2О3, легированной оловом, и микроранетки, сформированной из такой же пленки.
Рис. 1.10.1. Полученная с помощью растрового электронного микроскопа фотография микрорешетки, сформированной из пленки In2О3, легированной оловом [70].
Рис. 1.10.2. Спектральные распределения пропускательной Т и отражательной R способностей легированной оловом пленки In2О3 на стекле до травления (сплошные линии) и после травления с целью формирования проводящей микрорешетки (пунктирные пинии) [70].
Отсутствие интерференционных полос в области коротковолнового излучения у травленых пленок объясняется тем, что после травления толщина линий, образующих решетку, неодинакова: эффективность микросеток можно увеличить еще более, если проводимость исходных пленок будет выше, чем у пленок In2О3, легированных Sn, и в этом отношении перспективными являются пленки Cd3SnO4 [9, 10]. С помощью рефлектометра Гира-Данкля [72] была определена интегральная отражательная способность микрорешеток относительно излучения, близкого по направлению падения к нормальному, и при этом установлено, что травление снижает отражательную способность от 0,91 для нетравленых пленок до 0,88 для микрорешеток. Это снижение оказалось значительно большим, чем следует из расчетов по уравнению (1.10.1), что, по-видимому, связано с допущением о бесконечности проводимости, принятым при выводе этого уравнения.
