提取 Cu-Mn-Fe 尖晶石氧化物纳米颗粒的光学参数以优化空气稳定高效太阳能选择性涂层
介观与纳米尺度物理
2023-01-04 v1 材料科学
摘要
本文从实验与理论两方面研究了高温 Cu-Mn-Fe 尖晶石氧化物纳米颗粒太阳能选择性吸收涂层。基于四通量辐射法求解逆问题，开发了一种可靠且通用的从纳米颗粒着色涂层的光学测量中评估吸收系数谱的方法。所推导的纳米颗粒材料的吸收特性可直接用于预测太阳能吸收率、优化纳米颗粒着色涂层以及分析热降解，且与实验结果吻合良好。分析表明，Cu-Mn-Fe 尖晶石氧化物本质上为间接带隙，范围在 1.7 至 2.1 eV，而无铁 CuMn2O4 为直接带隙材料，Eg=1.84 eV。在相同涂层厚度与纳米颗粒负载下，太阳能吸收率排序为 Mn2O3 < MnFe2O4 < CuFe2O4 < CuFeMnO4 < CuMn2O4。优化后的喷涂无铁 CuMn2O4 纳米颗粒着色涂层展现出 97% 的高太阳能吸收率、55% 的低发射率、在 1000 倍太阳能聚光及 750 摄氏度下约 93.5% 的高光热转换效率，以及在空气中 750{\deg}C 与室温之间热循环的长期耐久性。该光学参数分析方法可轻松推广至其他材料体系，以助力高温着色太阳能选择性涂层的搜寻与优化。
引用
@article{arxiv.2301.01194,
title = {Extracting optical parameters of Cu-Mn-Fe spinel oxide nanoparticles for optimizing air-stable, high-efficiency solar selective coatings},
author = {Xiaoxin Wang and Can Xu and Jifeng Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.01194},
year = {2023}
}