Oskay, C. and Bik, M. and Grimme, C. and White, E. and Auler, S. and Kerbstadt, M. and Alkan, G. and Mechnich, P. and San Vicente, G. and Morales, A. and Sutter, Florian and Benitez, D. and González Alves, A.C. and Benameur, N. and Merlin, S. and Galetz, M. (2025) Microstructural stability of coatings with high solar absorptance for ceramic particles during thermocyclic exposure for concentrated solar thermal applications. Solar Energy, 301, p. 113961. Elsevier. doi: 10.1016/j.solener.2025.113961. ISSN 0038-092X.
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Official URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X25007248
Abstract
Spinel-based coatings were deposited on Fe2O3-rich ceramic particles to investigate their microstructural stability and optical properties during thermocyclic oxidation at 1000 °C for up to 3000 h. The solar absorptance over time remained stable at a very high level (around 97 ) for the Cu-Cr and Cu-Mn-Co spinel coatings, whereas the Cu-Mn-Fe spinel coating showed a significant increase in its solar absorptance during early stages of exposure and thereafter maintained a stable behavior around 95 . The microstructural investigations, coupling EPMA analysis with phase mapping via Raman spectroscopy, revealed the formation of complex microstructures consisting of different spinel phases for the coatings due to high temperature interdiffusion between the spinels and the substrate, respectively. Such exchange reactions continued during thermocyclic exposure, but they did not affect the highly promising long-term solar absorptance of the coatings for particle-based CST applications.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/218229/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Microstructural stability of coatings with high solar absorptance for ceramic particles during thermocyclic exposure for concentrated solar thermal applications | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Solar Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 301 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1016/j.solener.2025.113961 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Page Range: | p. 113961 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 0038-092X | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | CST technology, Ceramic particles, Spinel-based coatings, Optical properties, Thermocyclic exposure, Interdiffusion | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Materials and Technologies for the Energy Transition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | High-Temperature Thermal Technologies | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | E VS - Combustion Systems | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | E - Materials for High-Temperature Thermal Technologies | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | other | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Solar Research > Qualification | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Sutter, Florian | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 05 Nov 2025 12:58 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 25 Nov 2025 12:29 |
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