太陽能光電轉(zhuǎn)換是一種最為普遍的太陽能利用方式,而太陽能電池是太陽能光電轉(zhuǎn)換的核心部件。由于太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率不高,吸收的大部分太陽輻射耗散為熱能,提升了電池的溫度,而過高的溫度又進一步限制了太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。因此,降低工作溫度對于太陽能光電轉(zhuǎn)換而言至關(guān)重要。太陽能電池的傳統(tǒng)冷卻方式以主動冷卻為主,需要額外能耗設(shè)備,成本高,設(shè)備安裝復(fù)雜,可靠性低。近年來,基于輻射制冷原理的太陽能輻射散熱技術(shù)受到了學(xué)者的廣泛關(guān)注,這是一種完全被動式的冷卻方式,無需額外設(shè)備和能量,只需要一種光譜選擇性輻射體。本文基于太陽能電池的輻射散熱理論,提出了光柵、金字塔和圓頂三種周期性微結(jié)構(gòu)輻射體,對其進行了光學(xué)仿真和優(yōu)化,同時制備了周期性金字塔結(jié)構(gòu)輻射體并進行性能測試。本文主要工作可分為以下四個部分:1.建立了太陽能電池輻射散熱的熱學(xué)模型,初步評估了太陽能電池輻射散熱的潛力,并進行相應(yīng)的參數(shù)分析。結(jié)果表明,在不改變太陽能電池有效太陽光吸收的前提下,提高電池中紅外發(fā)射率有利于電池的輻射散熱。2.選擇了二氧化硅和PDMS(聚二甲基硅氧烷)作為輻射體材料,設(shè)計了光柵、金字塔和圓頂三種周期性微結(jié)構(gòu)輻射體,并利用嚴(yán)格耦...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 太陽能電池輻射散熱研究
        1.2.1 輻射制冷
        1.2.2 太陽能電池輻射散熱
    1.3 本論文的主要內(nèi)容
第二章 太陽能電池輻射散熱的潛力分析
    2.1 基本原理
    2.2 太陽能電池輻射散熱的熱學(xué)模型
        2.2.1 熱學(xué)模型
        2.2.2 熱學(xué)模型求解方法
    2.3 太陽能電池輻射散熱的熱性能分析
        2.3.1 對比工況
        2.3.2 不同太陽輻射加熱功率的影響
        2.3.3 不同非輻射換熱強度的影響
        2.3.4 不同光譜特性的影響
    2.4 本章小結(jié)
第三章 周期性微結(jié)構(gòu)透明輻射體的設(shè)計
    3.1 材料與結(jié)構(gòu)選擇
    3.2 嚴(yán)格耦合波分析法(RCWA)
    3.3 微納結(jié)構(gòu)的光學(xué)仿真結(jié)果
        3.3.1 數(shù)值計算方法驗證
        3.3.2 基于SiO₂材料的光學(xué)仿真結(jié)果
        3.3.3 基于PDMS輻射材料的光學(xué)仿真結(jié)果
        3.3.4 輻射體材料與微結(jié)構(gòu)類型的比較
    3.4 本章小結(jié)
第四章 周期性金字塔微結(jié)構(gòu)透明輻射體的制備與表征
    4.1 實驗制備方法
        4.1.1 晶硅模板制備
        4.1.2 周期性金字塔結(jié)構(gòu)輻射體制備
    4.2 形貌表征
    4.3 光譜表征
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于金字塔微結(jié)構(gòu)輻射體的太陽能電池輻射散熱研究
    5.1 樣品制備
        5.1.1 太陽能電池封裝
        5.1.2 輻射體安裝
    5.2 熱學(xué)測試
        5.2.1 實驗裝置設(shè)計與搭建
        5.2.2 實驗結(jié)果與分析
    5.3 電學(xué)測試
    5.4 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果



本文編號：3791602