太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)是人類解決能源危機(jī)的重要手段之一,在光電、儲(chǔ)熱、水處理方面都有重要應(yīng)用,而太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的核心是太陽(yáng)光選擇性吸收/輻射元件。本論文以適用于太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換的選擇性吸收/輻射元件為研究對(duì)象,基于表面等離激元、超薄吸收介質(zhì)、塔姆等離激元理論提出了多個(gè)選擇性吸收/輻射元件的設(shè)計(jì)方案,并結(jié)合微納加工工藝,對(duì)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了探索。首先我們提出了一種基于鉭納米凹坑結(jié)構(gòu)的大面積低溫太陽(yáng)光選擇性吸收器。通過(guò)先后制作自組裝聚苯乙烯微球陣列、鉭濺射和二氧化硅濺射,最終制作出了大面積納米凹坑結(jié)構(gòu)。由于表面納米結(jié)構(gòu)以及二氧化硅薄膜的減反作用,我們的選擇性吸收器相比平面結(jié)構(gòu)吸收更高;盡管對(duì)太陽(yáng)光的吸收能力低于常用的黑漆,但是選擇性吸收器在長(zhǎng)波段對(duì)熱輻射的極大抑制提升了熱能積累能力。在7倍太陽(yáng)光強(qiáng)照射下,該樣品的在空氣中的平衡溫度高達(dá)196.3℃,遠(yuǎn)高于平面樣品與商用黑漆。接下來(lái),我們對(duì)基于超薄球殼結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)光選擇性吸收器進(jìn)行了研究。首先我們提出了一款超薄納米球殼結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)光選擇性吸收器。該選擇性吸收器的結(jié)構(gòu)包括一層自組裝形成的鎢半球殼陣列、超薄鍺薄膜與二氧化硅減反薄膜。在鎢-鍺表面等離激元、超... 

【文章頁(yè)數(shù)】：101 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)及應(yīng)用
        1.1.1 太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)原理
        1.1.2 太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換在發(fā)電中的應(yīng)用
        1.1.3 太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換在熱能存儲(chǔ)方面的應(yīng)用
        1.1.4 太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換在海水淡化與蒸餾中的應(yīng)用
    1.2 選擇性吸收/輻射元件
        1.2.1 選擇性吸收/輻射元件的設(shè)計(jì)要求
        1.2.2 選擇性吸收/輻射元件的研究進(jìn)展
    1.3 本論文的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 選擇性吸收/輻射元件的計(jì)算仿真方法以及實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 理論計(jì)算與數(shù)值仿真方法
        2.1.1 表面等離激元模式分析
        2.1.2 多層薄膜結(jié)構(gòu)透、反射率計(jì)算
        2.1.3 數(shù)值仿真方法:有限差分時(shí)域(FDTD)算法、有限元算法(FEM)
    2.2 納米結(jié)構(gòu)加工工藝研究
        2.2.1 自組裝聚苯乙烯微球陣列及應(yīng)用
        2.2.2 納米薄膜沉積方法研究
    2.3 器件光學(xué)、熱學(xué)特性表征方法的研究
        2.3.1 器件光譜測(cè)量方法:積分球-單色儀系統(tǒng)、FTIR系統(tǒng)
        2.3.2 器件熱學(xué)特性表征方法
    2.4 本章小結(jié)
第3章 大面積納米凹坑結(jié)構(gòu)低溫太陽(yáng)光選擇性吸收器的研究
    3.1 器件結(jié)構(gòu)與制備方法
    3.2 器件光學(xué)、熱學(xué)性能的測(cè)試表征與分析
    3.3 光譜選擇特性物理機(jī)理數(shù)值仿真分析
    3.4 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于納米球殼結(jié)構(gòu)的超薄太陽(yáng)光選擇性吸收器的研究
    4.1 基于納米半球殼陣列的超薄太陽(yáng)光選擇性吸收器
        4.1.1 器件結(jié)構(gòu)與制備方法
        4.1.2 器件光學(xué)、熱學(xué)性能的測(cè)試表征與分析
        4.1.3 光譜選擇特性物理機(jī)理分析:數(shù)值仿真與理論計(jì)算
        4.1.4 不同薄膜功能及性能研究
        4.1.5 熱能損失分布討論
    4.2 基于半球碗結(jié)構(gòu)的超薄太陽(yáng)光選擇性吸收器
        4.2.1 數(shù)值仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)
        4.2.2 鎢碗的制作與光學(xué)特性表征
    4.3 本章小結(jié)
第5章 基于金字塔-塔姆等離激元結(jié)構(gòu)的選擇性吸收/輻射器
    5.1 基于鎢-鍺-二氧化硅的硅金字塔選擇性太陽(yáng)光吸收器
        5.1.1 器件制備與光學(xué)、熱學(xué)性能表征分析
        5.1.2 器件數(shù)值仿真分析
    5.2 基于鎢-二氧化硅-硅的塔姆等離激元結(jié)構(gòu)的選擇性輻射器
        5.2.1 器件結(jié)構(gòu)與數(shù)值仿真
        5.2.2 器件制備、光學(xué)表征與分析
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介
在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及申請(qǐng)的發(fā)明專利


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高溫熔融鹽蓄熱系統(tǒng)的若干工程問(wèn)題[J]. 郭曉娟,丁旃,秦貫豐,楊小平,黃斯敏,蔣潤(rùn)花,馬遠(yuǎn)瓊,尹輝斌,左遠(yuǎn)志,楊敏林,楊曉西.  儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2015(01)
[2]蓄熱技術(shù)在聚焦式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 左遠(yuǎn)志,丁靜,楊曉西.  化工進(jìn)展. 2006(09)

博士論文
[1]新穎納米結(jié)構(gòu)導(dǎo)電薄膜的光電特性及應(yīng)用研究[D]. 寇鵬飛.浙江大學(xué) 2017
[2]寬帶吸波元件及其在太陽(yáng)能相關(guān)器件中的應(yīng)用[D]. 莫磊.浙江大學(xué) 2015
[3]表面等離子體光子器件的研究[D]. 崔艷霞.浙江大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3654301