新型表面微结构硅及其在太阳能热电系统应用的研究与探索

发布时间：2021-07-12 13:18

　　在全球传统能源日益匮乏、生态环境日益恶化的今天,开发和利用可再生能源已经是大势所趋且刻不容缓。太阳能作为一种“取之不尽,用之不竭”的清洁能源,是人们重点研究和开发的利用对象。对我国而言,加大太阳能的利用规模,提高太阳能的利用效率,使我国尽快摆脱对进口能源的依赖,是提高我国能源安全,增强我国国际影响力的重要举措。太阳能热电技术是目前非常有市场的一种利用太阳能来间接发电的技术。它能大规模地收集太阳能,高效率地把太阳能转换成电能,并且便于下一步的电能存储和传输。然而,目前商业化的太阳能热电站的总体光电转换效率仅为14%左右。造成这种利用效率较低的最主要原因是集热器存在表面反射,且目前的抗反射膜技术仅能部分吸收可见波段的太阳能,从而损失掉了相当一部分近紫外、可见和近红外波段的太阳光能量。太阳能无法高效被热传递介质所吸收,从而造成光能——热能的转换效率较低。表面微结构硅,俗称“黑硅”,被誉为21世纪“革命性的新材料”。这种材料最大的特点就是在从紫外到可见,再到红外的超宽光谱区域都有超高效率的吸收,表面反射几乎为零。从吸光效果来讲,它可以作为完美的抗反射膜用于太阳能采集技术中。但是,目前这种黑硅都... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

太阳光的能量分布谱

人们逐步意识到，传统能源，如石油和煤，有朝一日必将枯竭，并认识到了利用太阳能作为可再生能源的重要性。在这段时期，世界上召开了一系列的国际太阳能会议，一些有重要影响力的组织，如国际太阳能协会（ISES）等也在这一时期成立1973年爆发的中东战争促使石油输出国组织集体减产和提价，使“石油危机”第一次近距离地暴露在全世界人们面前。这次危机促使人们认识到，现有的能源消费结构必须改变，应该加速开发和利用新能源。于是许多国家都加大了对太阳能开发和利用的支持，从而在世界范围内掀起了开发利用太阳能的高潮。我国也在这一时期开始开展太阳能利用领域的研究，太阳能开发和利用工作进入了国家计划，一些高校和研究所也设立了专门的研究室和课题组进行相关技术的研究。1979年我国制定了太阳能利用国家发展规划，并成立了中国太阳能学会，我国的太阳能事业得到了进一步的推动和发展。1981～1991年间，全世界共建造了二十多座500 kW以上级的太阳能热发电站，其中美国就于1990年前后在加州的Mojave沙漠建造了9座太阳能槽式热电站，总装机容量达354 MW[2～4]。

聚焦太阳能热电系统有三种主要类型：①槽式系统。这种系统利用槽型的太阳能聚光反射镜，将太阳光聚焦在的管子上，加热管中的热传递介质。聚焦反射镜上配有太阳追踪装置，当时的太阳位置来选取合适的反射角度。管子中的热传递介质具有非常，可以被加热到400℃以上而不发生沸腾。热能被集中传递到热交换器中，并产生大量水蒸汽。再用这些水蒸汽推动后面的热机进行发电[8, 9]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]革命性的新材料——黑硅[J]. 姜晶,吴志明,王涛,郭正宇,于贺,蒋亚东.  材料导报. 2010(07)
[2]纳秒激光脉冲诱导硅表面微结构[J]. 袁春华,李晓红,唐多昌,杨宏道.  强激光与粒子束. 2010(02)
[3]电化学制备薄黑硅抗反射膜[J]. 刘光友,谭兴文,姚金才,王振,熊祖洪.  物理学报. 2008(01)
[4]超短激光脉冲对硅表面微构造的研究[J]. 李平,王煜,冯国进,郑春弟,赵利,朱京涛.  中国激光. 2006(12)
[5]飞秒激光作用下的硅表面微结构及发光特性[J]. 门海宁,程光华,孙传东.  强激光与粒子束. 2006(07)
[6]表面微构造的硅材料——一种新型的光电功能材料[J]. 赵明,苏卫锋,赵利.  物理. 2003(07)
[7]Electromagnetic Diffraction Analysis of 2-D Antireflective Subwavelength Grating with Coned Profile[J]. 张殿文,卢振武,鱼卫星,李凤有.  Chinese Journal of Lasers. 2002(04)



本文编号：3279983