利用硅核钨纳米线选择性超材料吸收体增强太阳能热转换
应用物理
2020-12-16 v1 材料科学
摘要
本工作实验研究了硅核钨纳米线选择性超材料吸收体以增强太阳能热收集，该吸收体通过在平面上保形涂覆一层薄钨层于商用硅纳米线模板上简单制备。采用扫描电子显微镜表征钨沉积前后的形貌变化，并通过光学光谱测量从太阳光谱到红外宽波长范围内的光谱吸收率（或发射率）。结果表明，钨纳米线吸收体展现出与硅纳米线几乎相同的总太阳吸收率约0.85，但总发射率大幅降低至0.18，可显著抑制红外发射热损失。采用实验室规模太阳能热测试装置测量了钨纳米线吸收体在1至20个太阳辐照下的太阳能热效率，实验证明了由于其相对于硅纳米线和黑色吸收体优异的光谱选择性所带来的性能提升。通过详细的传热分析发现，在6.3个太阳辐照、滞止温度273°C的太阳能热测试中，钨纳米线吸收体在203°C温度下实现了41%的实验效率。预计在实际应用中，若无侧表面和底表面的寄生辐射损失，在相同的203°C温度和430°C滞止温度下，其效率可达74%，大幅优于硅纳米线和黑色吸收体。该结果将有助于开发用于高效太阳能热系统的低成本新型超材料选择性吸收体。
引用
@article{arxiv.2008.09966,
title = {Enhancing Solar Thermal Energy Conversion with Silicon-cored Tungsten Nanowire Selective Metamaterial Absorbers},
author = {Jui-Yung Chang and Sydney Taylor and Ryan McBurney and Xiaoyan Ying and Ganesh Allu and Yu-Bin Chen and Liping Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.09966},
year = {2020}
}