發(fā)布時(shí)間：2024-12-31 22:40

　　 設(shè)計(jì)了一種基于耐火材料氮化鈦（TiN）和二氧化鈦（TiO₂）的光柵型超寬帶太陽(yáng)能吸收器,采用有限元方法研究了其吸收特性,并分析了其結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作波長(zhǎng)和入射角度對(duì)吸收性能的影響。結(jié)果表明:通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),可以有效地控制其吸收特性。當(dāng)波長(zhǎng)為500～2000 nm,入射角度為0°～75°時(shí),吸收效率可以達(dá)到80%以上,所設(shè)計(jì)的吸收器表現(xiàn)出了超寬帶吸收的特性。單元結(jié)構(gòu)的頂層采用半球形結(jié)構(gòu),可以提高吸收器的平均吸收率。所設(shè)計(jì)的吸收器在熱光伏等方面有潛在的應(yīng)用前景。

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【部分圖文】：

圖8 波長(zhǎng)為780 nm時(shí),(a)平板形結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)分布圖;(b)半圓柱形結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)分布圖

設(shè)計(jì)了一種基于耐火材料氮化鈦(TiN)和二氧化鈦(TiO2)的凹槽型超寬帶太陽(yáng)能吸收器,在500nm到2000nm的超寬帶范圍內(nèi),能對(duì)TM偏振光形成強(qiáng)烈的吸收。凹槽結(jié)構(gòu)頂層和底部采用半圓柱形,提高了吸收器的平均吸收率。采用有限元法對(duì)該吸收器的吸收效率進(jìn)行分析,其吸收機(jī)理是S....

圖1 吸收器單元結(jié)構(gòu)示意圖

εΤiΝ=εb-ωp12ω(ω+iγp)+f′ω′2(ω′2-ω2-iωγ1),???(2)表1鎢材料介電常數(shù)表達(dá)式中的參數(shù)Table1Parametersinexpressionofpermittivity....

圖2 吸收率隨波長(zhǎng)和入射角度的變化

通過大量的模擬運(yùn)算以及對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)當(dāng)h1在40～80nm范圍內(nèi),h2在25～40nm范圍內(nèi),W1在20～80nm范圍內(nèi),W2在200～240nm范圍內(nèi),P在210～300nm范圍內(nèi)時(shí),吸收器的吸收效果相對(duì)較好。本文選取該吸收器具有最佳吸收效果時(shí)的參數(shù)為優(yōu)化....

圖3 不同入射光波長(zhǎng)下單元結(jié)構(gòu)中的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布。

為了說明寬帶吸收的機(jī)制,圖3給出了入射光波長(zhǎng)分別為740,1000,1980nm時(shí)單元結(jié)構(gòu)中歸一化的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布,其中x和y分別表示單元結(jié)構(gòu)水平方向和垂直方向的尺寸。從圖3中可以看出,當(dāng)入射光波長(zhǎng)較短時(shí),磁場(chǎng)主要分布在單元結(jié)構(gòu)頂部的多個(gè)相鄰的復(fù)合層中。當(dāng)入射光波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí),磁場(chǎng)主....

本文編號(hào)：4021643