[發明專利]一種用于熱光伏系統的選擇性熱發射器

在審

• 申請號: 201710721835.X
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107482994A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 鄭義;卡尼克·阿洛克;田彥培
• 申請（專利權）人: 鄭義;卡尼克·阿洛克;田彥培
• 主分類號: H02S10/30
• 分類號: H02S10/30;H02S40/44
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及太陽能熱光伏發電領域，具體涉及一種用于熱光伏系統的選擇性熱發射器。

背景技術

太陽能熱光伏技術是一種非常有前景的熱回收發電技術，是對現存發電技術的一種很好的補充。太陽能熱發電系統通常由高溫熱發射器和光伏電池組成，因此能夠將熱能直接轉化為電能。理論上，太陽能熱發電技術能夠達到單一輻射卡諾熱機的極限效率。而實際上，太陽能熱發電系統受限于熱發射器的發射光譜和光伏電池的吸收光譜之間的不匹配，而不能達到理想效率。熱射光子轉化為電子空穴對的比例成為光伏電池的外部量子效率。光伏電池具有非零的高于帶隙能量的外部量子效率，也就是說，只有當入射光子的能量高于制造光伏電池的半導體材料的帶隙能量時，才能夠產生光生電流，并且，如果光伏電池吸收小于帶隙能量的入射光子會引起光伏電池溫度升高，進而降低光伏電池效率。現有的太陽能熱發電系統的整體效率有待進一步提高。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種用于熱光伏系統的選擇性熱發射器，實現在光伏電池具有高外部量子效率的光譜范圍內具有高的發射率，而在其余的光譜范圍內具有低的發射率，從而提高太陽能熱發電系統的整體效率。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于熱光伏系統的選擇性熱發射器，包括基底材料，所述基底材料上設置有鎢層；所述鎢層上設置有二氧化硅層，所述二氧化硅層內部分散有鎢納米顆粒。

進一步地，所述基底材料為硅片。

上述用于熱光伏系統的選擇性熱發射器的制作方法，包括如下步驟：

S1分別用丙酮、甲醇和異丙醇清洗硅片，得到的硅片作為基底材料；

S2用氮氣吹干硅片上剩余的液體；

S3將經過步驟S2處理的硅片加熱以去除多余的氣體；

S4用RF濺射機在硅片上濺射出設定厚度的鎢層；

S5將按照設定體積比混合的鎢納米顆粒和二氧化硅粉末加上PVDF粘合劑制成靶，將制成的靶放置在RF濺射機中，然后用RF濺射機在鎢層上濺射出分散有鎢納米顆粒的二氧化硅層。

上述用于熱光伏系統的選擇性熱發射器可應用于熱光伏系統中

本發明的有益效果在于：通過采用上述結構的選擇性熱發射器，在熱光伏系統中，通過聚光鏡對太陽光進行匯聚，加熱所述選擇性熱發射器至約1500K，所述選擇性熱發射器在此溫度下能夠發射出和GaSb光伏電池以及InGaAs光伏電池所需波長一致的光，從而提高光伏電池的效率。

具體地，當兩物體之間的距離處在熱輻射波長的量級時，因為表面波的耦合現象，兩物體間的熱輻射會增強數個量級，這被稱為近場熱輻射。如果物體的材料具有表面聲子極化激元(極性材料，如碳化硅，二氧化硅等)或表面等離子體激元，兩物體之間的進場熱輻射通量與其距離的平方成反比。但是這種輻射的增強并不出現在全波長范圍內，而是在特定波長。這種波長選擇性不僅存在于薄膜也存在于大尺度材料，因此含有鎢納米顆粒的二氧化硅層在加熱到1500K高溫時的發射光譜就會表現出波長選擇性，其發射光譜與GaSb光伏電池以及InGaAs光伏電池的吸收光譜相一致，從而能夠提高光伏電池的效率。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的結構示意圖；

圖2為圖1中含有鎢納米顆粒的二氧化硅層在加熱到1500K高溫時的發射光譜示意圖；

圖3為本發明實施例二的結構示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖對本發明作進一步的描述，需要說明的是，以下實施例以本技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍并不限于本實施例。

實施例一

如圖1所示，一種用于熱光伏系統的選擇性熱發射器，包括基底材料201，所述基底材料201上設置有鎢層202；所述鎢層202上設置有二氧化硅層203，所述二氧化硅層203內部分散有鎢納米顆粒204。在本實施例中，所述二氧化硅層為二氧化硅薄膜，厚度為0.4um。鎢層的厚度為1um。基底材料為硅片。