用于增强InAs基近场热光致动力学性能的辐射器设计

近场热光致动力学(NFTPV)系统具有显著的废热回收潜力，理论效率和功率密度可达40%和$11\ \mathrm{W/cm^{2}}$（在900 K时）。然而，实验实现仅达到14%效率和有限的功率密度（即$0.75\ \mathrm{W/cm^{2}}$）。虽然实验最近开始关注专为NFTPV定制的光电池，但大部分工作仍依赖常规掺杂硅辐射器。本文设计了一个针对铢基InAs系统优化的NFTPV辐射器，并在此过程中研究InAs在NFTPV背景下的介电常数模型。基于对InAs吸收的现有测量，我们发现传统Drude模型高估了InAs中的自由载流子吸收。我们将InAs介电函数的Drude部分替换为基于离子杂质散射推导的修正模型。使用此修正模型，我们通过优化辐射器与InAs光电池之间的光谱耦合，最大化了NFTPV系统的光谱效率和功率密度。我们发现，当辐射器和光电池均由InAs制成时，与传统硅辐射器（相同InAs光电池）相比，可实现近三倍的光谱效率提升。该增强降低了带隙以下热传递，同时保持功率输出。