基于氮化钛和二氧化钛的超宽带太阳能吸收器

发布时间：2024-12-31 22:40

　　 设计了一种基于耐火材料氮化钛（TiN）和二氧化钛（TiO₂）的光栅型超宽带太阳能吸收器,采用有限元方法研究了其吸收特性,并分析了其结构参数、工作波长和入射角度对吸收性能的影响。结果表明:通过调整结构参数,可以有效地控制其吸收特性。当波长为500～2000 nm,入射角度为0°～75°时,吸收效率可以达到80%以上,所设计的吸收器表现出了超宽带吸收的特性。单元结构的顶层采用半球形结构,可以提高吸收器的平均吸收率。所设计的吸收器在热光伏等方面有潜在的应用前景。

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【部分图文】：

图8 波长为780 nm时,(a)平板形结构的磁场分布图;(b)半圆柱形结构的磁场分布图

设计了一种基于耐火材料氮化钛(TiN)和二氧化钛(TiO2)的凹槽型超宽带太阳能吸收器,在500nm到2000nm的超宽带范围内,能对TM偏振光形成强烈的吸收。凹槽结构顶层和底部采用半圆柱形,提高了吸收器的平均吸收率。采用有限元法对该吸收器的吸收效率进行分析,其吸收机理是S....

图1 吸收器单元结构示意图

εΤiΝ=εb-ωp12ω(ω+iγp)+f′ω′2(ω′2-ω2-iωγ1),???(2)表1钨材料介电常数表达式中的参数Table1Parametersinexpressionofpermittivity....

图2 吸收率随波长和入射角度的变化

通过大量的模拟运算以及对各个结构参数的优化,发现当h1在40～80nm范围内,h2在25～40nm范围内,W1在20～80nm范围内,W2在200～240nm范围内,P在210～300nm范围内时,吸收器的吸收效果相对较好。本文选取该吸收器具有最佳吸收效果时的参数为优化....

图3 不同入射光波长下单元结构中的磁场强度分布。

为了说明宽带吸收的机制,图3给出了入射光波长分别为740,1000,1980nm时单元结构中归一化的磁场强度分布,其中x和y分别表示单元结构水平方向和垂直方向的尺寸。从图3中可以看出,当入射光波长较短时,磁场主要分布在单元结构顶部的多个相邻的复合层中。当入射光波长较长时,磁场主....

本文编号：4021643