用于热光伏发射器的光学结构：从废热中发电
光学
2023-09-19 v1 应用物理
摘要
热量是能源消耗过程中不可避免的产出，超过 65% 的输入能量以热的形式被浪费。若能利用废热发电，将有助于减少电厂对化石燃料的需求并降低碳排放。从热中获取电力的一种方式是通过热光伏（TPVs），即将热发射器辐射的光子转换为电能。为优化 TPV 性能，设计发射器使其发射率谱与工作温度相匹配至关重要。例如，在较高（较低）温度下，需要在较短（较长）波长处具有较高发射率。因此，具备创建波长选择性发射器的能力可使 TPV 应用于更宽温度范围。本研究聚焦于利用超材料（二维发射器）与平面薄膜（一维发射器）来制造此类发射器。我们采用仿真、制备、材料特性分析与辐射测量来表征发射器。基于仿真，超材料发射器因多种光学共振机制而表现出可设计的发射率。此外，由于其结构简单，实现了大面积（78 cm2）一维发射器的制备，而这是产生更高 TPV 功率输出所必需的。结合各类发射器的特性，我们讨论了其优势与挑战。因此，本研究的综合结果有助于实现 TPV 应用的实际部署。
引用
@article{arxiv.2309.09375,
title = {Optical Structures for Thermophotovoltaic Emitters: Power Generation from Waste Heat},
author = {Minsu Oh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.09375},
year = {2023}
}