基于W双十字形微结构的太阳能选择性吸收薄膜的数值研究

提出一种基于金属-介质六层膜的高太阳辐射吸收的新型双十字形微结构,计算显示其加权平均吸收率在截止波长前的光谱区约为96.5%,850K温度的辐射率为0.086.通过场图分析对太阳能波段的光热吸收机制进行了探讨.不同入射角情况下的计算结果显示,基于双十字形微结构的太阳能选择性吸收薄膜可具有低偏振依赖性,以及小于50°入射角条件下的低入射角依赖性特点,将能够满足太阳能选择性吸收器件的应用需求.     

基于Ti-MgF2金属陶瓷的高效率四层光热转换薄膜的研究

理论上研究了吸收层材料的光学常数,该常数满足从紫外线到近红外波长范围的四层结构的光子-热转换的高效率。通过使用有效介质近似（EMA）模型,复合材料（金属陶瓷）的光学性能与模拟材料的光学性能非常吻合。此外,提出了使用Ti-MgF₂金属陶瓷作为吸收层的具有高光子-热转换效率的四层膜结构,其在300~1 600 nm的波长范围内具有约95.1％的高吸收率。研究结果为实现高效率的光热转换器件提供了新途径,显示了优良的应用前景。     

基于W-SiO2双金属陶瓷结构的高效率太阳能选择性吸收薄膜的优化和制备

理论优化并成功制备了一种以W-SiO₂双金属陶瓷作为吸收层的太阳能选择性吸收薄膜,同时提高了薄膜在太阳辐射波段的吸收并降低了在红外波段的热辐射。研究了包括金属反射层材料、吸收层金属体积分数等因素对薄膜整体吸收效率的影响。基于对Si和K9玻璃基底上生长的不同金属体积分数的W-SiO₂陶瓷薄膜光学常数的研究,利用磁控溅射方法制备出如下膜系：W （~150 nm） / W-SiO₂ （94 nm, 0.67HVF） / W-SiO₂ （34 nm, 0.27LVF） / SiO₂ （47 nm）。膜系实际测量结果与仿真结果完全吻合,在250～1 500 nm宽光谱波段实现了高达95.3%的吸收率,并且在600 K温度下达到0.124的低热辐射率。该四层膜系结构简单,易于制备,有很强的实际应用前景。     

运用铬钨合金提升四层膜系结构的宽光谱光热转换效率

基于铬钨合金能带结构的研究,得到了可表述任意铬钨合金组分光学性质的数学模型,并将其应用于实际光热器件特性分析.根据由模型获得特定组分铬钨合金的光学性质,设计了一个含有单层铬钨合金吸收层的四层膜结构,显示出优异的宽光谱(300～1 000 nm)光热转换性能.