JP7221020B2 - 太陽光選択吸収体 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光選択吸収層が基板上に積層された太陽光選択吸収体に関する。

かかる太陽光選択吸収体は、太陽光を効率良く吸収して、被加熱物を加熱するための高温度の熱を得られるものである。尚、被加熱部としては、例えば、発電用の蒸気を生成する蒸気生成用熱交換部がある。
かかる太陽光選択吸収体として、太陽光選択吸収層がβ‐ＦｅＳｉ_２の層を備える形態に構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１においては、一例として、石英ガラスからなる基板の温度を６００℃に設定し、当該基板の上に、金属モリブデン（Ｍｏ）の層とＦｅＳｉ_２の層とを順次成膜することが記載されている。
ちなみに、６００℃の基板上にＦｅＳｉ_２の層を成膜すると、当該ＦｅＳｉ_２の層が、β‐ＦｅＳｉ_２の層として成膜されることが記載されている。

特開２０１５‐１３８６３８号公報

従来の太陽光選択吸収体は、太陽光選択吸収層がβ‐ＦｅＳｉ_２の層を備えるものであるから、β‐ＦｅＳｉ_２の層が酸化により劣化する虞があるため、大気の存在する環境では長時間使用できないものであり、大気の存在する環境下で長時間に亘って使用できる太陽光選択吸収体が要望されている。

すなわち、太陽光選択吸収体は、大気中や真空中で使用されることがあり、大気中での使用において、β‐ＦｅＳｉ_２の層が酸化により劣化する虞があることは勿論であり、真空中であっても、真空中に残存する大気（酸素）により、β‐ＦｅＳｉ_２の層が酸化により劣化する虞がある。
つまり、大気の存在する環境下での使用とは、大気中や大気（酸素）が残存する真空中での使用を意味し、大気の存在する環境下で長時間に亘って使用できる太陽光選択吸収体が要望されている。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであって、その目的は、太陽光を効率良く吸収しながらも、大気の存在する環境下で長時間に亘って使用できる太陽光選択吸収体を提供する点にある。

本発明の太陽光選択吸収体は、太陽光選択吸収層が基板上に積層されたものであって、その特徴構成は、
前記太陽光選択吸収層が、透明酸化物としての酸化アルミニウム、五酸化タンタル、二酸化ケイ素、五酸化ニオブ、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化ハフニウムのいずれかにて形成される共鳴用透明酸化物層を前記太陽光選択吸収層と前記基板との積層方向に沿って並ぶ一対の白金層の間に位置させるＭＩＭ積層部を備える吸収制御部、及び、透明酸化物にて形成される入射用透明酸化物層の順に前記基板に近い側に位置させる形態で、前記吸収制御部及び前記入射用透明酸化物層を積層した状態に構成され、
前記共鳴用透明酸化物層の厚さが、４μｍ以下の波長を共鳴波長とする厚さである点にある。

すなわち、太陽光選択吸収層が、ＭＩＭ積層部を備える吸収制御部及び入射用透明酸化物層の順に吸収制御部を基板に近い側に位置させる形態で、吸収制御部及び入射用透明酸化物層を積層した状態に構成されるものであるから、太陽光を含む光が、入射用透明酸化物層を透過して、ＭＩＭ積層部を備える吸収制御部に入射されると、当該入射した光（太陽光を含む光）が吸収制御部にて吸収されて、熱エネルギーが発生することになる。
そして、その発生した熱エネルギーにより、基板が高温状態に加熱されることになり、高温状態になった基板からの熱にて被加熱物を加熱することができる。

吸収制御部のＭＩＭ積層部における基板に隣接する白金層が、ＭＩＭ積層部を備える吸収制御部に入射した光（太陽光を含む光）が基板の存在側に透過することを抑制するから、吸収制御部による光の吸収を良好に行わせることができる。
また、高温状態になる基板が輻射光を発することになるが、吸収制御部のＭＩＭ積層部における基板に隣接する白金層が、基板の輻射光を遮蔽して、基板の輻射光が吸収制御部の内部に透過すること（換言すれば放熱すること）を抑制することになる。

また、白金よりも屈折率が小さくかつ空気よりも屈折率が大きな入射用透明酸化物層が、吸収制御部における当該入射用透明酸化物層の存在側に隣接する白金層に隣接して位置するから、入射用透明酸化物層の存在側に位置する白金層の反射率が低減されて、入射用透明酸化物層を透過した光を吸収制御部に適切に入射させることができる。

そして、吸収制御部が備えるＭＩＭ積層部は、太陽光選択吸収層と基板との積層方向に沿って並ぶ一対の白金層の間に共鳴用透明酸化物層を位置させるものであり、且つ、共鳴用透明酸化物層の厚さが、４μｍ以下の波長を共鳴波長とする厚さであるから、入射用透明酸化物層を透過して吸収制御部に入射された光（太陽光を含む光）のうちの４μｍ以下の波長（つまり、太陽光を含む中赤外光以下の狭帯域の波長）の光が、共鳴作用により効率良く吸収されることになり、その結果、高温状態の大きな熱エネルギーを得られる太陽光の吸収が促進されることにより、大きな熱エネルギーが発生することになる。

説明を加えると、ＭＩＭは、ｍｅｔａｌ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｍｅｔａｌを意味するものであって、ＭＩＭ積層部は、吸収制御部に入射された光（太陽光を含む光）のうちの４μｍ以下の波長（つまり、太陽光を含む中赤外光以下の狭帯域の波長）の光を、太陽光選択吸収層と基板との積層方向に沿って並ぶ白金層の間（共鳴用透明酸化物層内）で繰り返し反射させながら、４μｍ以下の波長の光を白金層に吸収させることを繰り返すことになり、太陽光を含む４μｍ以下の波長の光が、吸収制御部に効率良く吸収されることになるのであり、その結果、大きな熱エネルギーを得られる太陽光の吸収が促進されることにより、高温状態の大きな熱エネルギーが発生することになる。

これに対して、吸収制御部に入射された光（太陽光を含む光）のうちの４μｍよりも大きな波長の光は、共鳴作用により吸収が促進されることが少ない状態となるから、低温状態の熱エネルギーしか得ることができない４μｍよりも大きな波長の光の吸収が抑えられることになる。
その結果、高温状態の大きな熱エネルギーを得ることができる太陽光を含む４μｍ以下の波長の光の吸収を促進して、高温状態の大きな熱エネルギーを適切に得られるのに対して、低温状態の熱エネルギーしか得ることができない４μｍよりも大きな波長の光の吸収を抑えて、当該光の吸収による熱輻射（放熱）を抑制できる。

ちなみに、低温状態の熱エネルギーしか得ることができない４μｍよりも大きな波長の光の吸収を抑えて、当該光の吸収による熱輻射（放熱）を抑制できるものであるから、高温状態の大きな熱エネルギーが発生することを促進できるばかりでなく、そのように高温状態の大きな熱エネルギーを発生する状態に温まり易く、また、その状態から冷めにくいともいえる。

尚、ＭＩＭ積層部に備えさせる複数の白金層のうちの基板に隣接する白金層は、吸収制御部に入射した光（太陽光を含む光）が基板の存在側に透過することを抑制し、かつ、基板の輻射光が吸収制御部の内部に透過することを抑制する必要があるのに対して、他の白金層は、入射用透明酸化物層を透過して吸収制御部に入射した光の一部を透過させる必要があるから、複数の白金層のうちの基板に隣接する白金層の厚さ（膜厚）が、他の白金層の厚さ（膜厚）よりも大きく形成されることになる。

このように、太陽光選択吸収体は、低温状態の熱エネルギーしか得ることができない４μｍよりも大きな波長の光の吸収を抑えながら、高温状態の大きな熱エネルギーを得ることができる太陽光を含む４μｍ以下の波長の光を効率よく吸収できるものであるが、加えて、大気の存在する環境下で長時間に亘って使用しても、吸収制御部及び基板が酸化により劣化することが抑制されることにより、光学特性を長時間維持できるのとなる。

つまり、ＭＩＭ積層部の白金層は、白金にて形成されるものであり、白金は、標準酸化ギブスエネルギーがあらゆる温度域で正に大きく、空気中では酸化しないものであるから、空気中に設置しても、酸化により劣化することがない。
また、入射用透明酸化物層及び共鳴用透明酸化物層が、空気中の酸素が基板に向けて透過することを抑制するため、基板が酸化される材料にて形成される場合であっても、長時間に亘って、基板が酸化により劣化することが抑制されることになる。
したがって、太陽光選択吸収体は、大気の存在する環境下で長時間に亘って使用しても、光学特性を長時間維持できるものとなる。

ちなみに、基板に隣接する白金層を形成する白金は、高温に加熱されると、基板上を流動して凝集する虞があるが、共鳴用透明酸化物層が、白金の動きを抑制する作用を発揮することになり、また、共鳴用透明酸化物層に対して入射用透明酸化物層の存在側に隣接する白金層を形成する白金は、高温に加熱されると、共鳴用透明酸化物層上を流動して凝集する虞があるが、入射用透明酸化物層が、白金の動きを抑制する作用を発揮することになるから、白金の凝集を抑制できるため、この点からも、太陽光選択吸収層は、光学特性を長時間維持できるのとなる。

要するに、本発明の特徴構成によれば、太陽光を効率良く吸収しながらも、大気の存在する環境下で長時間に亘って使用できる太陽光選択吸収体を提供できる。

本発明の太陽光選択吸収体の更なる特徴構成は、前記吸収制御部が、前記ＭＩＭ積層部を複数備える形態に構成されている点にある。

すなわち、太陽光選択吸収層と基板との積層方向に沿って並ぶ一対の白金層の間に共鳴用透明酸化物層を位置させるＭＩＭ積層部が、複数備えられているから、共鳴作用による吸収が十分に発揮されて、４μｍ以下の波長の光の吸収を適切に促進させることができる。

ちなみに、複数のＭＩＭ積層部が備えられるとは、太陽光選択吸収層と基板との積層方向に沿って並ぶ白金層を３つ以上設け、それら白金層における隣接するもの同士の間に、共鳴用透明酸化物層を位置させる形態を意味するものである。

尚、例えば、太陽光選択吸収層と基板との積層方向に沿って並ぶ白金層を３つ設け、それら白金層における隣接するもの同士の間に、共鳴用透明酸化物層を位置させる形態、つまり、２つのＭＩＭ積層部を備えさせる形態においては、太陽光を含む光が、隣接する白金層の間で反射されることに加えて、太陽光選択吸収層と基板との積層方向における両端に位置する白金層の間でも反射されながら吸収されることになる。
つまり、太陽光選択吸収層と基板との積層方向に沿って３つ以上の白金層が設けられる場合には、隣接する白金層同士の間で太陽光を含む光を繰り返し反射させることに加えて、他の白金層を挟む形態で位置する白金層同士の間でも、太陽光を含む光を繰り返し反射させる作用が発揮されることになる。

なお、複数のＭＩＭ積層部を備えさせる場合においては、ＭＩＭ積層部の夫々の共鳴周波数を変えることにより、吸収が促進される４μｍ以下の波長の光として、波長が０．８μｍ以上で２．５μｍ未満の近赤外光及び波長が２．５μｍ以上で４μｍ以下の中赤外光に加えて、例えば、波長が０．４μｍ以上で０．８μｍ未満の可視光やさらには、波長が０．４μｍ未満の紫外光を、吸収が促進される光とすることができるものとなる。

要するに、本発明の太陽光選択吸収体の更なる特徴構成によれば、４μｍ以下の波長の光の吸収を適切に促進させることができる。

本発明の太陽光選択吸収体の更なる特徴構成は、前記基板と前記吸収制御部における前記基板に隣接する前記白金層との間に、基板用密着層が積層されている点にある。

すなわち、基板と吸収制御部における基板に隣接する白金層との間に、基板用密着層が積層されているから、吸収制御部及び基板が高温状態になった際に、吸収制御部が基板から剥がれることを抑制することができる。

つまり、基板の熱膨張率と複数の薄い膜を積層した吸収制御部の熱膨張率とが異なるため、吸収制御部及び基板が高温状態になった際に、吸収制御部が基板から剥がれる虞があるが、基板と吸収制御部における基板に隣接する白金層との密着性を、基板用密着層にて高めることにより、吸収制御部が基板から剥がれることを抑制できる。

要するに、本発明の太陽光選択吸収体の更なる特徴構成によれば、吸収制御部が基板から剥がれることを抑制できる。

本発明の太陽光選択吸収体の更なる特徴構成は、前記ＭＩＭ積層部における前記白金層と前記共鳴用透明酸化物層との間、及び、前記入射用透明酸化物層と前記吸収制御部における前記入射用透明酸化物層に隣接する前記白金層との間の夫々に、白金用密着層が積層されている点にある。

すなわち、白金用密着層が、ＭＩＭ積層部における白金層と共鳴用透明酸化物層との間、及び、入射用透明酸化物層と吸収制御部における入射用透明酸化物層に隣接する白金層との間に設けられているから、吸収制御部及び基板が高温状態になった際に、ＭＩＭ積層部における白金層が流動して凝集することを抑制でき、また、熱膨張率の差によって、白金層と共鳴用透明酸化物層とが剥がれることや、入射用透明酸化物層と白金層とが剥がれることを抑制できる。

つまり、白金と透明酸化物との密着性が低いため、吸収制御部及び基板が高温状態になった際に、共鳴用透明酸化物層に隣接する白金層や入射用透明酸化物層に隣接する白金層が流動して凝集する虞があるが、白金用密着層が積層されて、共鳴用透明酸化物層に隣接する白金層の共鳴用透明酸化物層に対する密着性や、入射用透明酸化物層に隣接する白金層の入射用透明酸化物層に対する密着性が高められることにより、吸収制御部及び基板が高温状態になった際に、ＭＩＭ積層部における白金層が流動して凝集することを抑制でき、また、白金層と共鳴用透明酸化物層とが剥がれることや、入射用透明酸化物層と白金層とが剥がれることを抑制できるのである。

要するに、本発明の太陽光選択吸収体の更なる特徴構成によれば、吸収制御部及び基板が高温状態になった際に、ＭＩＭ積層部における白金層が流動して凝集することを抑制でき、また、白金層と共鳴用透明酸化物層とが剥がれることや、入射用透明酸化物層と白金層とが剥がれることを抑制できる。

本発明の太陽光選択吸収体の更なる特徴構成は、前記基板用密着層及び前記白金用密着層が、チタンにて形成される点にある。

すなわち、チタンは、基板に隣接する白金層の基板に対する密着性や、共鳴用透明酸化物層に隣接する白金層の共鳴用透明酸化物層に対する密着性や、入射用透明酸化物層に隣接する白金層の入射用透明酸化物層に対する密着性を良好に高めることができ、しかも、融点が１６６８℃と高いものであるから、吸収制御部及び基板が高温状態になった際に、ＭＩＭ積層部における白金層が流動して凝集することを適切に抑制できる。

ちなみに、基板用密着層及び白金用密着層を形成するチタンは、大気の存在する環境下での太陽光選択吸収体の使用によって、徐々に酸化されて酸化チタンに変化することがある。換言すれば、大気の存在する環境下で太陽光選択吸収体が長時間に亘って使用されると、基板用密着層及び白金用密着層が、酸化チタンにて形成されていると見做すことができる。
但し、基板用密着層及び白金用密着層を形成するチタンは、全てが酸化チタンに変化するのではなく、白金層に密着する箇所のチタンは、酸化されることなく、白金層に密着するチタンの状態（金属状態）を継続することになる。

尚、チタンにて形成される基板用密着層及び白金用密着層は、光透過性を備えるように薄膜状態に形成されることになり、そして、そのように薄膜状態に形成されたチタンが酸化チタンに変化することになるが、酸化チタンは、透明性を備えるものであるから、チタンが酸化チタンに変化しても、太陽光選択吸収層の性能に悪影響を与えることはない。

要するに、本発明の太陽光選択吸収体の更なる特徴構成によれば、吸収制御部及び基板が高温状態になった際に、ＭＩＭ積層部における白金層が流動して凝集することを適切に抑制できる。

本発明の太陽光選択吸収体の更なる特徴構成は、前記共鳴用透明酸化物層及び前記入射用透明酸化物層を形成する透明酸化物が、酸化アルミニウム又は酸化チタンである点にある。

すなわち、酸化アルミニウム又は酸化チタンは酸素拡散係数が小さいものであるから、入射用透明酸化物層及び共鳴用透明酸化物層を形成する透明酸化物として、酸化アルミニウム又は酸化チタンを用いることにより、大気中の酸素が透過することを適切に抑制して、基板が酸化される材料にて形成される場合であっても、基板における吸収制御部が積層される側の面が酸化により劣化することを適切に回避できる。

要するに、本発明の太陽光選択吸収体の更なる特徴構成によれば、基板における吸収制御部が積層される側の面が酸化により劣化することを適切に回避できる。

太陽光選択吸収体の基本構成を示す図 太陽光選択吸収体の基本構成における構造例を示す表 太陽光選択吸収体の構造例と吸収スペクトルの関係を示すグラフ 太陽光選択吸収体の基本構成における別形態を示す図 太陽光選択吸収体の別形態と吸収スペクトルの関係を示すグラフ 透明酸化物の種別と吸収スペクトルの関係を示すグラフ 太陽光選択吸収体の具体構成を示す図 白金用密着層の変化を示す図 白金用密着層の厚さと吸収スペクトルの関係を示すグラフ 太陽光選択吸収体の経時変化と吸収スペクトルの関係を示すグラフ 第１白金層の厚さと吸収スペクトルとの関係を示すグラフ 第２白金層の厚さと吸収スペクトルとの関係を示すグラフ 第２白金層の厚さと吸収スペクトルとの関係を示すグラフ 共鳴用透明酸化物層の厚さと吸収スペクトルとの関係を示すグラフ 共鳴用透明酸化物層の厚さと吸収スペクトルとの関係を示すグラフ 参考例の太陽光選択吸収体を示す図 吸収スペクトルと太陽光スペクトルとの関係を示すグラフ 吸収スペクトルと黒体の輻射スペクトルとの関係を示すグラフ 集光倍率と平衡温度との関係を示す表 １０倍集光時の温度と吸収エネルギーとの関係を示すグラフ

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔太陽光選択吸収体の基本構成〕
図１は太陽光選択吸収体Ｑの基本構成を示すものであって、太陽光選択吸収体Ｑは、太陽光選択吸収層Ｎが基板Ｋに積層された形態に構成されている。
太陽光選択吸収層Ｎが、吸収制御部Ｎａ及び透明酸化物にて形成される入射用透明酸化物層Ｎｂの順に基板Ｋに近い側に位置させる形態で、吸収制御部Ｎａ及び入射用透明酸化物層Ｎｂを積層した状態に構成されている。

吸収制御部Ｎａが、透明酸化物にて形成される共鳴用透明酸化物層Ｒを、太陽光選択吸収層Ｎと基板Ｋとの積層方向に沿って並ぶ一対の白金層Ｐの間に位置させるＭＩＭ積層部Ｍを備える形態に構成されている。
共鳴用透明酸化物層Ｒの厚さが、４μｍ以下の波長を共鳴波長とする厚さに設定されている。

図１に示す太陽光選択吸収体Ｑの基本構成においては、吸収制御部Ｎａが、１つのＭＩＭ積層部Ｍを備えている。
つまり、太陽光選択吸収体Ｑの基本構成においては、ＭＩＭ積層部Ｍを構成する白金層Ｐ、共鳴用透明酸化物層Ｒ、及び、白金層Ｐ、並びに、入射用透明酸化物層Ｎｂが、この記載順に、基板Ｋの上部に順次積層されている。
尚、以下の記載において、ＭＩＭ積層部Ｍにおける基板Ｋに隣接する白金層Ｐを、第１白金層Ｐ１と呼称し、ＭＩＭ積層部Ｍにおける入射用透明酸化物層Ｎｂに隣接する白金層Ｐを、第２白金層Ｐ２と呼称する。

そして、太陽光を含む入射光Ｈが入射用透明酸化物層Ｎｂを通して入射することにより、吸収制御部Ｎａが４μｍ以下の狭帯域の波長を吸収することにより、基板Ｋを高温状態（例えば、２５０～８００℃）に加熱して、基板Ｋに隣接位置する被加熱物Ｄを加熱するように構成されている。尚、被加熱物Ｄとしては、例えば、発電用の蒸気を生成する蒸気生成用熱交換部や太陽熱温水器の加熱管等がある。

説明を加えると、吸収制御部Ｎａにおける光の吸収において、太陽光を含む入射光Ｈのうちの、４μｍ以下の狭帯域の波長（例えば、波長が０．８μｍ以上で２．５μｍ未満の近赤外光及び波長が２．５μｍ以上で４μｍ以下の中赤外光を含む狭帯域の波長）の光の吸収が共鳴作用により促進され、かつ、４μｍよりも大きな波長（つまり、遠赤外光）の光の吸収が抑制されるように構成されている。

つまり、太陽光を含む入射光Ｈが入射用透明酸化物層Ｎｂを通して吸収制御部Ｎａに入射されると、吸収制御部Ｎａが備えるＭＩＭ積層部Ｍにおける白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２）が、入射された光を吸収することになり、その吸収率は、図３に示すように、４μｍ以下の波長においては、短波長に向けて漸増する傾向となり、４μｍよりも大きな波長において低い値を維持することになる。

そして、ＭＩＭ積層部Ｍが備える共鳴用透明酸化物層Ｒの厚さが、４μｍ以下の波長を共鳴波長とする厚さであるから、ＭＩＭ積層部Ｍの白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２）が吸収する光のうちの４μｍ以下の波長（つまり、中赤外光以下の狭帯域の波長）の吸収が共鳴作用により促進される結果、吸収制御部Ｎａが、４μｍ以下の狭帯域の波長（例えば、波長が０．８μｍ以上で２．５μｍ未満の近赤外光及び波長が２．５μｍ以上で４μｍ以下の中赤外光を含む狭帯域の波長）の光に対して大きな吸収率を有し、４μｍよりも大きな波長（つまり、遠赤外光）の光に対して小さな吸収率を有するものとなる。

すなわち、ＭＩＭは、ｍｅｔａｌ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｍｅｔａｌを意味するものであって、ＭＩＭ積層部Ｍは、吸収制御部Ｎａに入射された光のうちの４μｍ以下の波長の光を、共鳴作用により吸収を促進させた状態で、白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２）に吸収させることになる。
つまり、吸収制御部Ｎａに入射された光のうちの４μｍ以下の波長の光が、太陽光選択吸収層Ｎと基板Ｋとの積層方向に沿って並ぶ一対の白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２）の間で繰り返し反射しながら、白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２）に繰り返し吸収されることになるため、４μｍ以下の狭帯域の波長の光の吸収率が増大することになる。

これに対して、吸収制御部Ｎａに入射された光のうちの４μｍよりも大きな波長の光の吸収は、共鳴作用により促進されることが少ない状態で吸収されるため、４μｍよりも大きな波長（つまり、遠赤外光）の光に対する吸収率が小さいものとなる。

ところで、吸収制御部Ｎａが入射された光のうちの４μｍよりも大きな波長の光を吸収して高温状態になることにより、それに伴って高温状態になる基板Ｋからは、輻射光が放射されるが、その輻射光の吸収制御部Ｎａへの透過が、第１白金層Ｐ１にて遮蔽されることになり、また、第１白金層Ｐ１が、吸収制御部Ｎａが入射された光が基板Ｋ側に透過して、基板Ｋに吸収されることを遮蔽することになる。換言すれば、第１白金層Ｐ１の厚さは、基板Ｋからの輻射光を遮蔽し、且つ、吸収制御部Ｎａに入射された光が基板Ｋ側に透過することを遮蔽できる厚さである。

また、入射用透明酸化物層Ｎｂが白金より屈折率が大きくかつ空気よりも屈折率が小さなものであるから、入射用透明酸化物層Ｎｂの存在側に位置する白金層Ｐ（第２白金層Ｐ２）の反射率が低減されることになり、入射光Ｈを入射用透明酸化物層Ｎｂを通して吸収制御部Ｎａに良好に入射させることができる。

尚、ＭＩＭ積層部Ｍに備えさせる白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２）のうちの基板Ｋに隣接する白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１）は、上述の如く、基板Ｋの輻射光を遮蔽しかつ吸収制御部Ｎａに入射された光が基板Ｋ側に透過することを遮蔽する厚さ（膜厚）にする必要があり、これに対して、他の白金層Ｐ（第２白金層Ｐ２）は、吸収制御部Ｎａに入射された光一部を透過させる必要があるから、基板Ｋに隣接する白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１）が、他の白金層Ｐ（第２白金層Ｐ２）よりも厚く形成されることになる。

ちなみに、本発明の太陽光選択吸収体Ｑは、「４μｍ以下の吸収率が大きくなり、０．８μｍから４μｍの間（近赤外～中赤外域）の吸収率の最大値が９０％以上となり、一方で、４μｍ以上の遠赤外域の吸収ピークは小さく、吸収率のピークを持たない」という構成（以下、適正構成と呼称）を備えることが望ましいものである。

〔基本構成の構造例の説明〕
次に、太陽光選択吸収体Ｑの基本構成における構造例を説明する。以下に説明する構造例は、入射用透明酸化物層Ｎｂ及び共鳴用透明酸化物層Ｒを形成する透明酸化物がアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）である。尚、基板Ｋは任意のものを使用できるが、基板Ｋの詳細は後述する。

以下に説明する構造例は、図２の表に示すように、構造１～構造４の４例である。尚、図２の表においては、基板Ｋを層Ｎｏ１、第１白金層Ｐ１を層Ｎｏ２、共鳴用透明酸化物層Ｒを層Ｎｏ３、第２白金層Ｐ２を層Ｎｏ４、入射用透明酸化物層Ｎｂを層Ｎｏ５と記載する。

構造１～構造４の太陽光選択吸収体Ｑは、図３に示すように、波長が０．８μｍ以上で２．５μｍ未満の近赤外光及び波長が２．５μｍ以上で４μｍ以下の中赤外光を含む狭帯域の波長の光に対して大きな吸収率を有し、４μｍよりも大きな波長（つまり、遠赤外光）に対して小さな吸収率を有する。

そして、層Ｎｏ３の共鳴用透明酸化物層Ｒの膜厚（厚さ）が薄い場合は、共鳴周波数が短波長化するので吸収率のピーク位置が短波長側になり、層Ｎｏ３の共鳴用透明酸化物層Ｒの膜厚（厚さ）が厚い場合は、共鳴周波数が長波長化するので、吸収率のピーク位置が長波長に移動する傾向となる。

また、層Ｎｏ４の第２白金層Ｐ２の膜厚（厚さ）が厚い場合は、吸収率のスペクトルのピークが狭帯域化し、層Ｎｏ４の第２白金層Ｐ２の膜厚（厚さ）が薄い場合は、吸収率のスペクトルのピークが広帯域化する傾向となる。
さらに、層Ｎｏ５の入射用透明酸化物層Ｎｂの膜厚（厚さ）が厚くなるほど、吸収率のスペクトルが長波長側に移動する傾向となる。

太陽光選択吸収体Ｑを上述の適正構成とする場合には、第１白金層Ｐ１の膜厚（厚さ）の好適範囲は、例えば、１０ｎｍ以上であり、第２白金層Ｐ２の膜厚（厚さ）の好適範囲は、例えば、１．５ｎｍ以上１８ｎｍ以下である。
以下、第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２の膜厚（厚さ）の好適範囲について説明を加える。

図１１は、構造２の太陽光選択吸収体Ｑにおいて、第１白金層Ｐ１の膜厚（厚さ）と吸収率と関係を例示する。第１白金層Ｐ１の膜厚（厚さ）を５～１５０ｎｍまで変えた場合において、第１白金層Ｐ１の膜厚（厚さ）が、５ｎｍの場合には、吸収率のピークが９０％を超えないが、１０ｎｍの場合には、吸収率のピークが９０％を超えることになる。
また、第１白金層Ｐ１の膜厚（厚さ）を厚くしていくと、だんだん輻射スペクトルが変化しなくなり、膜厚（厚さ）が６０ｎｍあたりから、ほぼ、輻射スペクトルが固定される。このように、第１白金層Ｐ１の膜厚（厚さ）の規定に上限は存在しない。
以上の結果により、第１白金層Ｐ１の膜厚（厚さ）の好適な範囲は、例えば、１０ｎｍ以上である。

図１２は、第２白金層Ｐ２の膜厚（厚さ）と吸収率との関係を例示する。ただし、図１２は、第１白金層Ｐ１の厚さを１５０ｎｍ、共鳴用透明酸化物層Ｒ１の厚さを１４０ｎｍ、放射用透明酸化物層Ｎｂの厚さを７５ｎｍとした場合において、第２白金層Ｐ２の膜厚（厚さ）を、１ｎｍ、１．５ｎｍ、６ｎｍに変化させたときの吸収スペクトルを例示する。
第２白金層Ｐ２の膜厚が、１．５ｎｍよりも厚いと吸収率のピークが９０％を超えるが、それより薄くなると、輻射率のピークが９０％を超えなくなる。

図１３は、第２白金層Ｐ２の膜厚（厚さ）と吸収率との関係を例示する。ただし、図１３は、第１白金層Ｐ１の厚さを１５０ｎｍ、第１共鳴用透明酸化物層Ｒ１の厚さを１４０ｎｍ、放射用透明酸化物層Ｎｂの厚さを１００ｎｍとした場合において、第２白金層Ｐ２の膜厚（厚さ）を、６ｎｍ、１５ｎｍ、１８ｎｍ、２５ｎｍに変化させたときの吸収スペクトルである。
第２白金層Ｐ２の膜厚が、１９ｎｍのときに吸収率のピークが９０％となり、１９ｎｍよりも厚くなると、吸収率のピークが小さくなる。
以上の結果により、第２白金層Ｐ２の膜厚（厚さ）の好適範囲は、例えば、１．５ｎｍ以上１８ｎｍ以下である。

太陽光選択吸収体Ｑを上述した適正構成とする場合において、４μｍ以下の波長を共鳴波長とする共鳴用透明酸化物層Ｒの厚さ（膜厚）の好適範囲は、透明酸化物がアルミナ（酸化アルミニウム）（Ａｌ_２Ｏ_３）であるときには、６０ｎｍ以上１０５０ｎｍ以下である。
以下、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で形成される共鳴用透明酸化物層Ｒの厚さ（膜厚）の好適範囲について説明を加える。

図１４は、共鳴用透明酸化物層Ｒの厚さ（膜厚）と太陽光選択吸収体Ｑの吸収率との関係を示すものである。ただし、図１４は、第１白金層Ｐ１の厚さを１５０ｎｍ、第２白金層Ｐ２の厚さを６.６ｎｍ、放射用透明酸化物層Ｎｂの厚さを９４ｎｍとした場合において、共鳴用透明酸化物層Ｒの膜厚（厚さ）を、４０ｎｍ、６０ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍに変化させたときの輻射スペクトルを例示する。
この図１４より、吸収率がピークとなる８００ｎｍの吸収率が９０％以上となる共鳴用透明酸化物層Ｒの膜厚（厚さ）の下限は、６０ｎｍであることが分かる。

図１５は、共鳴用透明酸化物層Ｒの厚さ（膜厚）と太陽光選択吸収体Ｑの吸収率との関係を示す。ただし、図１５は、第１白金層Ｐ１の厚さを１５０ｎｍ、第２白金層Ｐ２の厚さを１０ｎｍ、放射用透明酸化物層Ｎｂの厚さを１００ｎｍとした場合において、共鳴用透明酸化物層Ｒの膜厚（厚さ）を、８００ｎｍ、１０５０ｎｍ、１２００ｎｍに変化させたときの輻射スペクトルを例示する。
この図１５より、共鳴用透明酸化物層Ｒの膜厚（厚さ）が１０５０ｎｍよりも厚くなると、４０００ｎｍよりも長波域（遠赤外域）に吸収率のピークがでることが分かる。
以上の結果、４μｍ以下の波長を共鳴波長とする共鳴用透明酸化物層Ｒの厚さ（膜厚）の好適範囲は、透明酸化物がアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）であるときには、６０ｎｍ以上１０５０ｎｍ以下である。

ところで、共鳴用透明酸化物層Ｒの厚さ（膜厚）の好適範囲は、透明酸化物の屈折率により変化する。
好適範囲の下限は、
（材料毎の膜厚の下限（単位：ｎｍ））＝－３０．４ｎ＋１０８となる。なお、ｎは材料毎の屈折率である。
また、好適範囲の上限は、
（材料毎の膜厚の上限（単位：ｎｍ））＝－６００ｎ＋２０３０となる。なお、ｎは材料毎の屈折率である。

ちなみに、太陽光選択吸収体Ｑを上述した適正構成とする場合において、層Ｎｏ５の放射用透明酸化物層Ｎｂの膜厚（厚さ）の好適な範囲は、例えば、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。

尚、図３には、上述の如く、白金（白金のみ）の輻射スペクトルを示しているが、この白金（白金のみ）の輻射スペクトルと構造１～構造４の輻射スペクトルを対比することにより、近赤外～中赤外域で吸収率が増大していること、吸収率の大きな部分と小さな部分のコントラストが増加していることがわかる。

〔基本構成の別形態〕
上述した基本構成においては、吸収制御部Ｎａが、１つのＭＩＭ積層部Ｍを備える場合を例示したが、吸収制御部Ｎａが、複数のＭＩＭ積層部Ｍを備えるようにしてもよい。
尚、複数のＭＩＭ積層部Ｍが備えられるとは、太陽光選択吸収層Ｎと基板Ｋとの積層方向に沿って並ぶ白金層Ｐを３つ以上設け、それら白金層Ｐにおける隣接するもの同士の間に、共鳴用透明酸化物層Ｒを位置させる形態を意味するものである。

図４は、吸収制御部Ｎａが２つのＭＩＭ積層部Ｍを備える場合を例示し、以下、例示する太陽光選択吸収体Ｑを構造５と呼称する。
構造５は、白金層Ｐとして、基板Ｋに隣接する第１白金層Ｐ１、入射用透明酸化物層Ｎｂに隣接する第２白金層Ｐ２、及び、第１白金層Ｐ１と第２白金層Ｐ２の間に位置する第３白金層Ｐ３を備えている。

また、共鳴用透明酸化物層Ｒとして、第１白金層Ｐ１と第３白金層Ｐ３の間に位置する第１共鳴用透明酸化物層Ｒ１、及び、第２白金層Ｐ２と第３白金層Ｐ３の間に位置する第２共鳴用透明酸化物層Ｒ２とを備えている。
構造５は、入射用透明酸化物層Ｎｂ及び共鳴用透明酸化物層Ｒを形成する透明酸化物がアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）である。尚、基板Ｋは任意のものを使用できるが、基板Ｋの詳細は後述する。

そして、第１白金層Ｐ１、第３白金層Ｐ３、及び、第１共鳴用透明酸化物層Ｒ１からひとつのＭＩＭ積層部Ｍが構成され、第２白金層Ｐ２、第３白金層Ｐ３、及び、第２共鳴用透明酸化物層Ｒ２からひとつのＭＩＭ積層部Ｍが構成されることになり、その結果、吸収制御部Ｎａが２つのＭＩＭ積層部Ｍを備えることになる。

構造５において、第１白金層Ｐ１の厚さを１５０ｎｍ、第１共鳴用透明酸化物層Ｒ１の厚さを６５ｎｍ、第３白金層Ｐ３の厚さを８ｎｍ、第２共鳴用透明酸化物層Ｒ２の厚さを１４５ｎｍ、第２白金層Ｐ２の厚さを５ｎｍ、入射用透明酸化物層Ｎｂの厚さを７２ｎｍとした場合の吸収スペクトルを、図５に示す。
尚、図５には、上述した構造１の吸収スペクトルを併記する。

構造５においては、２つのＭＩＭ積層部Ｍの共鳴周波数を変えているため、図５に示すように、波長が０．４μｍ以上で０．８μｍ未満の可視光の波長でも共鳴できることになり、吸収制御部Ｎａに入射された光のうちの吸収が促進される４μｍ以下の波長の光として、波長が０．８μｍ以上で２．５μｍ未満の近赤外光及び波長が２．５μｍ以上で４μｍ以下の中赤外光に加えて、波長が０．４μｍ以上で０．８μｍ未満の可視光や、波長が０．４μｍ未満の紫外光が含まれることになる。

〔透明酸化物の種別について〕
太陽光選択吸収体Ｑの上記基本構成及び基本構成の別形態においては、入射用透明酸化物層Ｎｂ及び共鳴用透明酸化物層Ｒを形成する透明酸化物がアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）である場合を例示したが、透明酸化物としては、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）等を使用できる。
尚、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）及び酸化チタン（ＴｉＯ_２）は酸素拡散係数が小さいものであるから、放射用透明酸化物層Ｎｂ及び共鳴用透明酸化物層Ｒを形成する透明酸化物として特に好ましい。

図６には、上述の基本構成において、透明酸化物を異ならせた場合の輻射スペクトルを例示する。つまり、第１白金層Ｐ１の厚さを１５０ｎｍ、共鳴用透明酸化物層Ｒの厚さを１２０ｎｍ、第２白金層Ｐ２の厚さを８ｎｍ、入射用透明酸化物層Ｎｂの厚さを１２０ｎｍとした場合において、入射用透明酸化物層Ｎｂ及び共鳴用透明酸化物層Ｒを形成する透明酸化物を異ならせた場合の吸収スペクトルを例示する。

図６に示すように、入射用透明酸化物層Ｎｂ及び共鳴用透明酸化物層Ｒを形成する透明酸化物として、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）を用いても、４μｍ以下の波長の光の吸収を促進することができる。

〔太陽光選択吸収体の具体構成〕
太陽光選択吸収体Ｑの具体構成としては、図７に示すように、基板Ｋと吸収制御部Ｎａにおける基板Ｋに隣接する白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１）との間に、基板用密着層Ｓ１が積層され、また、ＭＩＭ積層部Ｍにおける白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２）と共鳴用透明酸化物層Ｒとの間、及び、入射用透明酸化物層Ｎｂと吸収制御部Ｎａにおける入射用透明酸化物層Ｎｂに隣接する白金層Ｐ（第２白金層Ｐ２）との間の夫々に、白金用密着層Ｓ２が積層されている構成である。

すなわち、基板Ｋと吸収制御部Ｎａにおける基板Ｋに隣接する白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１）との間に、基板用密着層Ｓ１が積層されているから、吸収制御部Ｎａが基板Ｋにて加熱された際に、吸収制御部Ｎａが基板Ｋから剥がれることが抑制される。

つまり、基板Ｋの熱膨張率と複数の薄い膜を積層した吸収制御部Ｎａの熱膨張率とは大きく異なるため、吸収制御部Ｎａが基板Ｋにて加熱された際に、吸収制御部Ｎａが基板Ｋから剥がれる虞があるが、基板Ｋと吸収制御部Ｎａにおける基板Ｋに隣接する白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１）とが、基板用密着層Ｓ１にて密着性を高められていることにより、吸収制御部Ｎａが基板Ｋから剥がれることが抑制される。

また、白金用密着層Ｓ２が、ＭＩＭ積層部Ｍにおける白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２）と共鳴用透明酸化物層Ｒとの間、及び、入射用透明酸化物層Ｎｂと吸収制御部Ｎａにおける入射用透明酸化物層Ｎｂに隣接する白金層Ｐ（第２白金層Ｐ２）との間に設けられているから、吸収制御部Ｎａが基板Ｋにて高温状態に加熱された際に、ＭＩＭ積層部Ｍにおける白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２）が流動して凝集することが抑制され、さらには、白金層Ｐと共鳴用透明酸化物層Ｒとが剥離することや、白金層Ｐと入射用透明酸化物層Ｎｂとが剥離することが抑制される。

つまり、白金と透明酸化物との密着性が低いため、吸収制御部Ｎａや基板Ｋが高温状態になった際に、共鳴用透明酸化物層Ｒに隣接する白金層Ｐや入射用透明酸化物層Ｎｂに隣接する白金層Ｐが流動して凝集する虞があるが、白金用密着層Ｓ２が積層されることにより、共鳴用透明酸化物層Ｒに隣接する白金層Ｐの共鳴用透明酸化物層Ｒに対する密着性や、入射用透明酸化物層Ｎｂに隣接する白金層Ｐの入射用透明酸化物層Ｎｂに対する密着性が高められることにより、吸収制御部Ｎａが基板Ｋにて高温状態に加熱された際に、ＭＩＭ積層部Ｍにおける白金層Ｐが流動して凝集することが抑制され、さらには、熱膨張率の差により、白金層Ｐと共鳴用透明酸化物層Ｒとが剥離することや、白金層Ｐと入射用透明酸化物層Ｎｂとが剥離することが抑制される。

基板用密着層Ｓ１及び白金用密着層Ｓ２を形成する材料としては、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）が、融点及び密着性の観点から優れている。特に、チタン（Ｔｉ）が望ましい。以下、基板用密着層Ｓ１及び白金用密着層Ｓ２がチタン（Ｔｉ）にて形成されているものとして説明する。

すなわち、チタン（Ｔｉ）は、基板Ｋに隣接する白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１）の基板Ｋに対する密着性や、共鳴用透明酸化物層Ｒに隣接する白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２）の共鳴用透明酸化物層Ｒに対する密着性や、入射用透明酸化物層Ｎｂに隣接する白金層Ｐ（第２白金層Ｐ２）の入射用透明酸化物層Ｎｂに対する密着性を良好に高めることができ、しかも、融点が１６６８℃と高いものであるから、吸収制御部Ｎａや基板Ｋにて高温状態になった際に、ＭＩＭ積層部Ｍにおける白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１及び第２白金層Ｐ２）が流動して凝集することを適切に抑制できる。

〔基板用密着層の厚さ〕
基板用密着層Ｓ１は高温状態になると、４μｍよりも大きな波長（つまり、遠赤外光）の輻射光を放射することになるが、基板用密着層Ｓ１から放射される輻射光が、第１白金層Ｐ１によって遮蔽されるから、この点に関しては、基板用密着層Ｓ１の厚さ（膜厚）は厚くても問題ない。
但し、基板用密着層Ｓ１が厚すぎると、吸収制御部Ｎａや基板Ｋが高温状態になった際に、チタン（Ｔｉ）が熱で動き回り、第１白金層Ｐ１の共鳴用透明酸化物層Ｒの存在側の表面に出てくる現象を発生する虞がある。このような現象が生じると、吸収制御部Ｎａの熱輻射制御構造が崩れるので熱輻射の制御が難しくなる。

また、基板用密着層Ｓ１が薄すぎると、複数の薄膜を備える吸収制御部Ｎａの熱膨張率と基板Ｋの熱膨張率の違いに対応できなくなり、吸収制御部Ｎａや基板Ｋが高温状態になった際に、吸収制御部Ｎａが基板Ｋから剥がれる虞がある。
このような観点に鑑みると、基板用密着層Ｓ１の膜厚（チタンの膜厚）は、２ｎｍ以上１５ｎｍ以下が望ましい。

〔白金用密着層の厚さ〕
白金用密着層Ｓ２の厚さ（膜厚）は、光学性および耐久性のふたつの観点で設定する必要がある。
すなわち、白金用密着層Ｓ２の厚さ（膜厚）が厚過ぎると光学的によくない。つまり、白金用密着層Ｓ２は高温状態になると、４μｍよりも大きな波長（つまり、遠赤外光）の輻射光を放射することになるから、白金用密着層Ｓ２の厚さ（膜厚）が厚過ぎると、白金用密着層Ｓ２からの輻射光の強度が大きくなって、吸収制御部Ｎａの吸収率が、４μｍよりも大きな波長（つまり、遠赤外光）において、小さな吸収率となることに対して悪影響を与える。

また、白金用密着層Ｓ２の厚さ（膜厚）が厚過ぎると、光を遮蔽するものとなるから、白金用密着層Ｓ２の厚さ（膜厚）が厚過ぎるのは避ける必要がある。
但し、白金用密着層Ｓ２は、基板Ｋと薄膜とを密着させるのではなく、薄膜同士を密着させるものであるから、基板用密着層Ｓ１よりも薄くても密着効果が出る。
このような観点を鑑みると、白金用密着層Ｓ２の厚さ（膜厚）は、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下が望ましい。

図９は、白金用密着層Ｓ２の厚さ（膜厚）と太陽光選択吸収体Ｑの吸収率との関係を示すものである。
尚、図９は、基板用密着層Ｓ１の厚さを７ｎｍ、第１白金層Ｐ１の厚さを１５０ｎｍ、共鳴用透明酸化物層Ｒの厚さを１２０ｎｍ、第２白金層Ｐ２の厚さを６ｎｍ、入射用透明酸化物層Ｎｂの厚さを１２０ｎｍとする場合において、白金用密着層Ｓ２の厚さ（膜厚）を変化させたものである。
この図９を考察すると、白金用密着層Ｓ２の厚さ（膜厚）が厚くなるほど、４μｍよりも長波長側の遠赤外光の吸収率が増加することがわかる。

〔チタンの酸化について〕
基板用密着層Ｓ１及び白金用密着層Ｓ２を形成するチタン（Ｔｉ）は、大気の存在する環境下における太陽光選択吸収体Ｑの使用によって、徐々に酸化されて酸化チタン（ＴｉＯ_２）に変化する可能性が高い。換言すれば、大気の存在する環境下において長時間に亘り太陽光選択吸収体Ｑが使用された状態においては、基板用密着層Ｓ１及び白金用密着層Ｓ２が、酸化チタン（ＴｉＯ_２）にて形成されていると見做すことができる。

但し、図８に示すように、白金用密着層Ｓ２を形成するチタンは、全てが酸化チタンに変化するのではなく、白金層Ｐ（第２白金層Ｐ２）に密着する箇所のチタンは、酸化されることなく、白金層Ｐ（第２白金層Ｐ２）に密着するチタンの状態（金属状態）を継続することになる。
図示は省略するが、基板用密着層Ｓ１を形成するチタンも、全てが酸化チタンに変化するのではなく、白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１）に密着する箇所のチタンは、酸化されることなく、白金層Ｐ（第１白金層Ｐ１）に密着するチタンの状態（金属状態）を継続することになる。

つまり、基板用密着層Ｓ１及び白金用密着層Ｓ２を形成するチタンは、全てが酸化チタンに変化するのではなく、白金層Ｐに密着する箇所のチタンは、酸化されることなく、白金層Ｐに密着するチタンの状態を継続することになり、基板用密着層Ｓ１及び白金用密着層Ｓ２としての機能を継続することになる。

説明を加えると、白金（Ｐｔ）は、標準酸化ギブスエネルギー変化が、＋２００ｋ／ｍｏｌ／Ｏ_２であることから、酸素と反応しない（化学反応は、ギブスエネルギー変化がマイナスになる方向に進む。ギブスエネルギー変化が正であるということは、反応しないということである。）。このことは、酸化物を白金（Ｐｔ）の密着層とすることは、結合エネルギーの関係で難しいことを意味する。このことから、チタンが酸化によって酸化チタンに変化すると、白金（Ｐｔ）の密着層として働かなくなる心配があるが、実際には、チタンが酸化しても、白金（Ｐｔ）との界面のチタンは白金との結合手を維持しているため、基板用密着層Ｓ１及び白金用密着層Ｓ２としての機能を継続することになる。

ちなみに、チタンにて形成される基板用密着層Ｓ１及び白金用密着層Ｓ２は、光透過性を備えるように薄膜状態に形成されることになり、そして、薄膜状態に形成されたチタンが酸化チタンに変化することになるが、酸化チタンは、透明性を備えるものであるから、チタンが酸化チタンに変化しても、太陽光選択吸収層Ｎの性能に悪影響を与えることはない。
尚、基板用密着層Ｓ１及び白金用密着層Ｓ２を形成する材料が酸化することを考慮すると、クロム（Ｃｒ）は酸化すると黒色になるので、酸化すると黒色になるクロムは、吸収制御の観点で密着層としては不適であり、酸化すると透明となる酸化チタン（ＴｉＯ_２）を形成するチタン（Ｔｉ）は吸収制御の観点で優れている。

ところで、白金用密着層Ｓ２のチタン（Ｔｉ）が経時的に酸化するのであれば、白金用密着層Ｓ２が厚くても、いずれは図８の厚さ（膜厚）が薄い場合の熱輻射に近づくと考えられる。しかし、厚さ（膜厚）が厚い場合、吸収制御部Ｎａや基板Ｋが高温状態になった際に、チタン（Ｔｉ）が熱で動き回り、第２白金層Ｐ２の表面に出てくる現象を発生する虞がある。このような現象が生じると、吸収制御部Ｎａの吸収制御構造が崩れるので光の吸収制御が難しくなる。特に、第２白金層Ｐ２の白金は薄いため、チタン（Ｔｉ）の動きが吸収制御構造の崩れに大きく影響を与える。
従って、白金用密着層Ｓ２の厚さ（膜厚）はサブｎｍ程度（１ｎｍ以下程度）にするのが望ましい。

〔太陽光選択吸収体の経時変化について〕
図１０は、実際に作製した太陽光選択吸収体Ｑを大気中で８００℃に加熱して使用したときの吸収スペクトルの経時的変化を示すものである。
ちなみに、図１０は、基板Ｋにサファイアを用い、基板用密着層Ｓ１の厚さを７ｎｍ、第１白金層Ｐ１の厚さを１５０ｎｍ、共鳴用透明酸化物層Ｒの厚さを１２０ｎｍ、第２白金層Ｐ２の厚さを６ｎｍ、入射用透明酸化物層Ｎｂの厚さを１２０ｎｍとし、白金用密着層Ｓ２の厚さを０．５ｎｍとしたときの太陽光選択吸収体Ｑの吸収スペクトルを例示するものである。

なお、図１６に示すように、基板Ｋ、基板用密着層Ｓ１、第１白金層Ｐ１、白金用密着層Ｓ２、共鳴用透明酸化物層Ｒ、第２白金層Ｐ２を備えさせるものの、第２白金層Ｐ２における入射用透明酸化物層Ｎｂの存在側の表面に対する白金用密着層Ｓ２、及び、入射用透明酸化物層Ｎｂを省略すると、加熱の過程で、第２白金層Ｐ２の白金（Ｐｔ）が凝集し、光を散乱するようになり、入射光Ｈを適切に入射できないものとなった。

図１０に示すように、１２０時間（５日間）加熱した吸収スペクトルと、２４時間（１日間）加熱した吸収スペクトルは略同じである。
成膜直後の吸収スペクトルと、２４時間、１２０時間加熱後の吸収スペクトルとが異なるが、その理由は、加熱により、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や白金（Ｐｔ）の結晶性が高まったことが原因と考えられる。

理論値（計算値）の吸収スペクトルは、結晶性の高いアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の光学定数を用いて計算したものである。
成膜直後の吸収スペクトルは、理論値（計算値）の吸収スペクトルと乖離しているが、加熱後の吸収スペクトルは、理論値（計算値）の吸収スペクトルと極めて近い値となっているので、加熱によって、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や白金（Ｐｔ）の結晶性が高まることで、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や白金（Ｐｔ）の光学定数が理論値に近づいたものと考えられる。

上記の結果の通り、本発明の太陽光選択吸収体Ｑは、大気中（大気の存在する環境下）において８００℃程度に昇温した状態でも用いることができる太陽光選択吸収体である。
尚、本発明の太陽光選択吸収体Ｑの構成材料の融点は、白金（Ｐｔ）が、１７６８℃、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）が、２０７２℃、チタン（Ｔｉ）が、１６６８℃、酸化チタン（ＴｉＯ_２）が、１８４３℃であり、基板Ｋの融点にもよるが、本発明の太陽光選択吸収体Ｑの太陽光選択吸収層Ｎは、１４００℃程度の温度まで耐久する。

〔基板について〕
高温状態になる基板Ｋの熱輻射光が、第１白金層Ｐ１にて遮蔽されて、吸収制御部Ｎａへ透過しない点に鑑みると、基板Ｋの材料（母材）としては、石英（ＳｉＯ_２）、サファイア、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、カンタル、ニクロム、アルミニウム、シリコン等、様々な材料を用いることができる。

酸化物系の材料の基板Ｋを用いる場合は特に問題ないが、金属系の材料の基板Ｋを用いる場合は、大気中で加熱して使用する場合には、基板Ｋの酸化劣化が問題となってくるが、共鳴用透明酸化物層Ｒ及び入射用透明酸化物層Ｎｂが存在することによって、上述の通り、基板Ｋにおける太陽光選択吸収層Ｎの存在側の表面の酸化劣化が防止されることになる。
尚、基板Ｋにおける太陽光選択吸収層Ｎの存在側の表面は、乱反射しない程度の鏡面に形成されることになる。

〔基板用密着層の変形例〕
基板用密着層Ｓ１は、上述の如く、チタン（Ｔｉ）にて構成されるが、基板Ｋを形成する材料の種類によって、その構成を少し変更する必要がある。
基板Ｋを形成する材料が、サファイアあるいはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の場合には、基板用密着層Ｓ１は、上述の如く、チタン（Ｔｉ）のみにて構成する。

基板Ｋを形成する材料が、石英（ＳｉＯ_２）の場合には、基板用密着層Ｓ１は、チタン（Ｔｉ）のみでもよく、また、チタン（Ｔｉ）とアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）との積層構造にしてもよい。つまり、第１白金層Ｐ１／チタン（Ｔｉ）／アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）（３０ｎｍ）／基板Ｋの順に積層した構成にしてもよい。

基板Ｋを構成する材料が、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、カンタル、ニクロム、アルミニウム、シリコンの場合には、第１白金層Ｐ１／チタン（Ｔｉ）／アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）（３０ｎｍ）／基板Ｋの順に積層した構成、あるいは、第１白金層Ｐ１／チタン（Ｔｉ）／アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）（３０ｎｍ）／酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）／基板Ｋの順に積層した構成にするとよい。
つまり、基板Ｋが金属や半導体の場合は、第１白金層Ｐ１／チタン（Ｔｉ）が基板Ｋと反応し、合金化して、輻射制御できなくなる虞がある。従って、合金化を防止する観点から酸化物の層を基板Ｋとチタン（Ｔｉ）の間に入れるのが良い。

〔太陽光選択吸収体の考察〕
図１７に、構造５の太陽光選択吸収体Ｑの吸収スペクトルと太陽光スペクトルを示す。
この図から、構造５の太陽光選択吸収体Ｑは、太陽光スペクトルの全波長帯域に対して概ね８０％以上の光吸収率を有することがわかる。

図１８に、構造５の太陽光選択吸収体Ｑの吸収スペクトルと、１２７℃、４２７℃、５７７℃における黒体の輻射スペクトルを示す。尚、１２７℃の黒体の輻射スペクトルは、４２７℃、５７７℃における黒体の輻射スペクトルに対して小さいため、見易くするために、１０倍した値を記載する。
この図から、１２７℃、４２７℃、５７７℃における黒体の輻射スペクトルは、構造５の太陽光選択吸収体Ｑの吸収スペクトルのピーク波長付近の輻射率が低いことがわかる。なお、キルヒホッフの法則により、吸収率と輻射率は等しい。

したがって、図１７及び図１８に基づいて、本発明の太陽光選択吸収体Ｑは、太陽光を含む４μｍ以下の波長の光をよく吸収する一方で、４μｍよりも大きな波長の光の熱輻射による熱（エネルギー）の放射は少ないものであること、つまりは、冷めにくく温まり易い太陽光選択吸収体Ｑであることがわかる。

図１９に、黒体と構造５の太陽光選択吸収体Ｑとにおける集光倍率と加熱温度（平衡温度）との関係をまとめた表を記載する。図１４の表は、黒体と構造５の太陽光選択吸収体Ｑを、真空中及び大気中において、太陽光を含む光を直接照射する場合、１０倍に集光して照射する場合、及び、５０倍に集光して照射する場合の夫々における加熱温度（平衡温度）を記載したものである。

加熱温度（平衡温度）の計算は下記の通りである。
加熱温度における利用可能な光吸収エネルギーＰａ（Ｔ)は、下記式（１）にて表すことができる。
Ｐａ（Ｔ）＝Ｐｓ‐Ｐｒ（Ｔ）・・・（１）
Ｐｓは、吸収した光エネルギー（太陽光を含む光のエネルギー）、Ｐｒ（Ｔ）は、加熱温度における太陽光選択吸収体Ｑからの熱輻射である。なお、大気中の温度計算は、外気温２７℃、無風状態の仮定で行っている。
そして、Ｐａ（Ｔ）＝０となる加熱温度が平衡温度であり、図１４の表２に示す加熱温度の値は、この平衡温度である。

図１９の表により、太陽光を含む光を黒体で吸収するよりも、構造５の太陽光選択吸収体Ｑで吸収したほうが高温まで加熱できることがわかる。
また、本発明の太陽光選択吸収体Ｑは、大気中（大気の存在する環境下）において使用した場合も同様の効果を発揮する。尚、一般的な太陽光選択吸収材料は、高温に加熱されると酸化によって性能が劣化する。それに対し、本発明の太陽光選択吸収体Ｑは、先にも述べた通り酸化劣化しない。従って、本発明の太陽光選択吸収体Ｑは大気中（大気の存在する環境下）でも利用することができる。

図２０に、真空中において、黒体と構造５の太陽光選択吸収体Ｑとに太陽光を含む光を１０倍集光して照射した際における加熱温度と加熱温度ごとの光吸収エネルギーＰａとの関係を示す。
この図からわかるように、低温時は、太陽光をすべて吸収できる黒体の方が太陽光選択吸収体Ｑよりも利用可能な光吸収エネルギーＰａが大きい。つまり、太陽光選択吸収体Ｑは、黒体よりも太陽光スペクトルの吸収率が小さいために低温時は黒体の方が利用可能な光吸収エネルギーＰａが大きい。

しかしながら、本発明の太陽光選択吸収体Ｑは熱輻射による放熱ロスが黒体輻射と比較して小さいために、高温時に利用できる光吸収エネルギーＰａが黒体と比較して大きい。
例えば太陽熱発電は、低温でも２５０℃、高温では、８００℃という温度が求められる。このような高温で高い効率を得るには、黒体を用いる場合には、高い集光率が必要となる。本発明の太陽光選択吸収体Ｑの場合には、低い集光率で高い温度を得ることができる。
また、本発明の太陽光選択吸収体Ｑの場合には、水を加熱して蒸気を生成する際において、太陽光を含む光を集光せずとも大気中で１００℃以上の蒸気をつくることもできる。

ところで、光吸収に白金層Ｐを用いる場合においては、基板Ｋの上部に、基板用密着層Ｓ１、白金層Ｐ、白金用密着層Ｓ２、入射用透明酸化物層Ｎｂを順次積層する形態で太陽光を選択吸収する吸収体を構成することができるが、当該吸収体よりも本発明の太陽光選択吸収体Ｑは、太陽光スペクトルの吸収率を十分に高めて高温の加熱温Ｄを得ることができるものである。

〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
（１）上記実施形態では、基板Ｋにおける太陽光選択吸収層Ｎが積層される側の面とは反対側の裏面が酸化しても、基板Ｋの厚さが厚ければ、太陽光選択吸収層Ｎに悪影響を与えることが無い点に鑑みて、基板Ｋにおける太陽光選択吸収層Ｎが積層される側の面とは反対側の裏面を、露出させる状態としたが、当該裏面に、酸化を抑制する酸化防止膜を積層するようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、吸収制御部Ｎａが、ＭＩＭ積層部Ｍを１つ備える場合や２つ備える場合を例示したが、吸収制御部Ｎａが、ＭＩＭ積層部Ｍを３つ以上備える形態で実施してもよい。

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

Ｋ 基板
Ｎ 太陽光選択吸収層
Ｎａ 吸収制御部
Ｎｂ 入射用透明酸化物層
Ｍ ＭＩＭ積層部
Ｐ 白金層
Ｒ 共鳴用透明酸化物層
Ｓ１ 基板用密着層
Ｓ２ 白金用密着層

Claims (6)

1. 太陽光選択吸収層が基板上に積層された太陽光選択吸収体であって、
   前記太陽光選択吸収層が、透明酸化物としての酸化アルミニウム、五酸化タンタル、二酸化ケイ素、五酸化ニオブ、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化ハフニウムのいずれかにて形成される共鳴用透明酸化物層を前記太陽光選択吸収層と前記基板との積層方向に沿って並ぶ一対の白金層の間に位置させるＭＩＭ積層部を備える吸収制御部、及び、透明酸化物にて形成される入射用透明酸化物層の順に前記基板に近い側に位置させる形態で、前記吸収制御部及び前記入射用透明酸化物層を積層した状態に構成され、
   前記共鳴用透明酸化物層の厚さが、４μｍ以下の波長を共鳴波長とする厚さである太陽光選択吸収体。
2. 前記吸収制御部が、前記ＭＩＭ積層部を複数備える形態に構成されている請求項１に記載の太陽光選択吸収体。
3. 前記基板と前記吸収制御部における前記基板に隣接する前記白金層との間に、基板用密着層が積層されている請求項１又は２に記載の太陽光選択吸収体。
4. 前記ＭＩＭ積層部における前記白金層と前記共鳴用透明酸化物層との間、及び、前記入射用透明酸化物層と前記吸収制御部における前記入射用透明酸化物層に隣接する前記白金層との間の夫々に、白金用密着層が積層されている請求項３に記載の太陽光選択吸収体。
5. 前記基板用密着層及び前記白金用密着層が、チタンにて形成される請求項４に記載の太陽光選択吸収体。
6. 前記共鳴用透明酸化物層及び前記入射用透明酸化物層を形成する透明酸化物が、酸化アルミニウム又は酸化チタンである請求項１～５のいずれか１項に記載の太陽光選択吸収体。

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