[發明專利]一種太陽能高效吸收微結構

在審

• 申請號: 202010628092.3
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111895668A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 王龍;汪劉應;袁曉靜;唐修檢;劉顧;田欣利;許可俊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: F24S70/60
• 分類號: F24S70/60;F24S70/10
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明涉及一種太陽能高效吸收微結構，其特征在于，是在由兩種不同的折射率材料按照周期性交替排列形成的對稱人造光子晶體雙異質膜系結構H[LH]ⁿ[HL]ⁿH的對稱中心加入缺陷層T組成的，所述缺陷層T為二維半導體材料；所述太陽能高效吸收微結構為H[LH]ⁿT[HL]ⁿH，其中，n代表L膜層和H膜層交替排列的周期次數，2≤n≤6。本發明的太陽能高效吸收微結構通過在對稱人造光子晶體雙異質膜系結構的對稱中心處引入缺陷層，過缺陷層T調制光子晶體能帶特性，實現了光子局域態，擴寬了可見光高吸收的頻域，提高太陽能吸收效率。

技術領域

本發明屬于光電功能器件技術領域，具體涉及一種太陽能高效吸收微結構。

背景技術

太陽能作為清潔、可再生新能源，是解決當前全球能源危機與生態失衡的最有效途徑。集熱器是光-熱轉換過程中的一個重要元件，而集熱器的太陽能吸收表面材料決定了光熱轉換效率。當前太陽能選擇性吸收薄膜結構主要可分為本征吸收、電介質-金屬復合、電介質金屬干涉、多層漸變、表面微結構等型式。

然而，當前的一些太陽能選擇性吸收薄膜結構與材料尚存在吸收效率低、耐高溫性差、光熱轉換效率低等局限性。光子晶體超構材料是模擬生物微納結構的一種新型人工材料，通過微納級膜系結構去控制空間光波的相位、偏振、強度等傳輸特性，具有獨特優勢。因此，提供一種可以調控太陽能光譜吸收特性，擴寬可見光高吸收的頻域，提高太陽能吸收效率的太陽能高效吸收微結構是具有重要意義的。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種太陽能高效吸收微結構。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明提供了一種太陽能高效吸收微結構，是在由兩種不同的折射率材料按照周期性交替排列形成的對稱人造光子晶體雙異質膜系結構H[LH]ⁿ[HL]ⁿH的對稱中心加入缺陷層T組成的，所述缺陷層T為二維半導體材料；

所述太陽能高效吸收微結構為H[LH]ⁿT[HL]ⁿH，其中，n代表L膜層和H膜層交替排列的周期次數，2≤n≤6；

所述L膜層與所述H膜層滿足以下條件：

其中，n_H表示H膜層的折射率，n_L表示L膜層的折射率，d_H表示H膜層的厚度，d_L表示L膜層的厚度。

在本發明的一個實施例中，所述缺陷層T的厚度d_T≤10nm。

在本發明的一個實施例中，所述H膜層和所述L膜層的材料為ZnS、PbTe、Al₂O₃、SiO₂、Si₃N₄或TiO₂材料。

在本發明的一個實施例中，所述缺陷層T的材料為MoS₂、MoSe₂、WS₂、WSe₂或石墨烯材料。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

本發明的太陽能高效吸收微結構，通過在對稱人造光子晶體雙異質膜系結構H[LH]ⁿ[HL]ⁿH的對稱中心處引入缺陷層T，通過缺陷層T調制光子晶體能帶特性，實現了光子局域態，能在400～600nm范圍處形成相應的缺陷能級，在反射光譜的高反射帶中心附近出現”光譜挖孔”現象，并形成頻域低反射帶，擴寬了可見光高吸收的頻域，提高太陽能吸收效率。