[發明專利]熱光轉換部件

在審

• 申請號: 201680064666.0
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN108292904A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 宇野智裕;德丸慎司;鈴木基史;西浦健介
• 申請（專利權）人: 新日鐵住金株式會社
• 主分類號: H02S10/30
• 分類號: H02S10/30;H02N11/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳建全

本發明提供一種能夠選擇性地吸收、放射短波長的光的熱光轉換部件。所述熱光轉換部件的特征在于，其具有下述的層疊結構：硅化物層和電介體層交替地形成于金屬區域的上面，所述硅化物層和所述電介體層的層數合計為3層～12層；其中，所述層疊結構在所述金屬區域(1)的上面依次具有硅化物層(B2)、電介體層(M3)和硅化物層(M4)，所述硅化物層(B2)的厚度為5nm～25nm，所述電介體層(M3)的厚度為10nm～45nm，所述硅化物層(M4)的厚度為2nm～15nm。

技術領域

本發明涉及在利用了工廠等的廢熱能量的熱光發電等能量領域中使用且選擇性地發射波長的熱光轉換部件。

背景技術

作為利用500℃以上的高溫區域的廢熱的方法，熱光伏(TPV，thermophotovolatic)發電受到了關注。所謂熱光伏發電，是用熱光轉換部件對熱能(放射光)進行波長選擇而轉換成具有規定的波長分布的光，并將轉換后的光從熱光轉換部件放射，再將從熱光轉換部件放射的光用光電轉換(PV，photovolatic)元件轉換成電。TPV發電由于能夠從熱能直接獲得電能，所以能量轉換效率高。

對熱源發出的輻射進行波長選擇的熱光轉換部件的放射特性與將該放射轉換成電的PV元件的吸收特性的波長匹配變得重要。因此，希望開發出PV元件能夠選擇性地放射能轉換成電的波長的熱光轉換部件。

PV元件能夠轉換成電動勢的光受限于某個波長范圍。一般的熱源由于是以混合了各種波長的光的形式放射，所以這樣的光即使入射到PV元件，也只能利用一部分入射光，發電效率變低。在TPV發電時，如果能夠將輸入能量的大部分盡量轉換成用PV元件能夠轉換的波長區域的光，就能夠實現高的發電效率。作為其的一個方法，波長選擇熱光轉換部件的利用是有效的。

作為上述的熱光轉換部件，提出了運用微細加工技術在金屬表面形成了周期性的凹凸的光學晶體熱光轉換部件(引用文獻1)、在金屬表面形成了利用硅化物膜形成的防反射膜而得到的熱光轉換部件(引用文獻2)、或使用了混入有用于吸收近紅外光的稀土類元素的玻璃而得到的熱光轉換部件(引用文獻3)。報道了下述技術：通過在金屬表面將電介體薄膜和金屬薄膜交替地多層化而形成防反射膜，從而提高特定波長的光的發射效率(引用文獻4)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-332607號公報

專利文獻2：日本特開2011-96770號公報

專利文獻3：日本特開2006-298671號公報

專利文獻4：日本特開平7-20301號公報

發明內容

發明所要解決的課題

一般的熱源由于是以混合了各種波長的光的形式放射，所以這樣的光即使入射到PV元件，也只能利用一部分入射光，放射熱會被浪費于PV元件的溫度上升等，發電效率變低。

引用文獻1中記載的光學晶體熱光轉換部件不僅放射特性不充分，而且在大面積上形成微細結構會使得工序復雜，制造費用高，所以并未達到實用化。另外，在引用文獻3中所記載的使用了混入有稀土類的玻璃而得到的熱光轉換部件的情況下，除了稀土類元素的耐久性低，成本高以外，還存在波長的調諧困難的問題。

以往報道了通過在金屬表面形成利用氧化物多層膜形成的防反射膜來提高特定波長的光的發射效率?？墒?，通常的干涉濾波器所使用的材料為了降低反射率，需要層疊數十層的許多層，在制造成本、耐久性方面存在問題。

在引用文獻2中提出了在金屬表面形成了硅化物膜的防反射膜。有關該防反射膜的放射率的波長依賴性，盡管在波長1.5μm附近具有放射率的峰，但存在著其適當的波長范圍較窄的問題。如果從該范圍偏離，則放射率急劇下降，所以發電效率不充分。