基于光子晶体的太阳能选择性吸收膜设计与制备

发布时间：2021-05-12 12:15

　　太阳能选择性吸收薄膜的研制是太阳能集热技术中提高光-热转换效率的关键。针对太阳能吸收膜的光谱选择性要求,本论文利用一维光子晶体的带隙结构和灵活的频谱设计性进行0.4?m²0?m范围光波的传输特性调控与优化,探索可见光-近红外波段高吸收、中远红外波段高反射特性吸收膜的设计与实现新方法。从太阳能选择性吸收膜应用基本要求和光子晶体设计理论出发,设计了一维光子晶体结构吸收膜Al/Si₃N₄/（Ti/Si₃N₄）^N（N是周期数）,采用传输矩阵方法计算分析了薄膜结构参数对其反射率、透射率的影响规律。结果表明,当周期数N为2时,吸收膜在可见光-近红外波段吸收率可达94%、在中远红外波段的平均反射率为93%,且在波长为2.5?m处曲线的斜率最大,表现出良好的光谱选择特性。进一步考察了该吸收膜在斜入射条件下光谱特性,在入射角度不大于60°时,该薄膜对s偏振光保持约80%的吸收率;在入射角度不大于75°时,对p偏振光可以保持大于90%的吸收率。结合磁控溅射和化学气相沉积技术在... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究概况
    1.3 本文工作安排
2 光学薄膜基础理论及计算分析方法
    2.1 光学薄膜的电磁场理论
    2.2 光学薄膜设计导纳轨迹法
    2.3 光子晶体理论基础
    2.4 本章小结
3 太阳能选择性吸收薄膜的设计及仿真
    3.1 太阳能选择性吸收薄膜的膜系设计
    3.2 太阳能选择性吸收薄膜各部分的材料选择
    3.3 膜层厚度的计算
    3.4 薄膜周期数对光子禁带的影响
    3.5 斜入射对光子禁带的影响
    3.6 本章小结
4 薄膜制备及其特性的测量与分析
    4.1 薄膜镀制方法
    4.2 实验制备及性能研究
    4.3 实验结果及分析
    4.4 高温稳定性性能测试
    4.5 本章小结
5 总结
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展[J]. 王聪,代蓓蓓,于佳玉,王蕾,孙莹.  硅酸盐学报. 2017(11)
[2]槽式太阳能集热器用光谱选择性吸收涂层的研究进展[J]. 王虎,武永鑫,王聪.  分布式能源. 2016(01)
[3]太阳能光热转化选择性吸收涂层研究进展[J]. 熊德华,陈炜,李宏.  科技导报. 2014(09)
[4]纤维增强树脂基复合材料界面结合机理研究现状[J]. 张莉,申士杰.  纤维复合材料. 2011(04)
[5]AlN/WAlN/W太阳能选择性吸收多层薄膜研究[J]. Иванова Татъяна Сергееъна,李剑锋,周福云,王德真,李国卿.  真空. 2011(01)
[6]导纳轨迹图解方法在诱导透射滤光片设计中的应用[J]. 金扬利,马勉军.  光学仪器. 2007(01)
[7]薄膜材料的热辐射穿透深度研究[J]. 夏德宏,吴永红,李树柯.  热科学与技术. 2003(03)

博士论文
[1]耐候性太阳选择性吸收涂层的研究[D]. 黄群武.天津大学 2007

硕士论文
[1]中高温太阳能选择性吸收薄膜的研究[D]. 汪晨丰.西安工业大学 2014
[2]太阳光谱选择性吸收复合涂层的制备与性能研究[D]. 万倩.武汉理工大学 2011



本文编号：3183397