雙層週期性奈米陣列微結構於太陽能選擇性吸收器之提升吸收率分析

Abstract

近年來由於石油燃料日益?竭，綠色能源一直被廣泛討論，利用太陽能集熱器收集太陽能的能源產生熱能便是一種方法，根據普朗克熱輻射定律，在紅外線頻譜區要有低吸收率，以避免吸收輻射能在提高溫度後，又將熱能發散出去，這種特殊的方法稱之為選擇性吸收，太陽能吸收器須在高溫下應用，吸收層在太陽能頻譜波段需要有高平均吸收率(? ?)，在紅外線頻譜波段需擁有低熱發散率(ε ?)。 為提高太陽能吸收率，可於吸收塗層改變結構、成分搭配，本文利用光子晶體方法設計雙層結構疊合，以熔點高的鎢做為研究材料，利用COMSOL Multiphysics?模擬軟體，根據赫姆霍茲方程式計算其吸收率與反射率，再用Matlab R2014b進行熱效益分析，以熱效益係數(η_FOM)判別吸收層於800℃高溫的性能。首先，考慮週期為固定邊長L=0 4μm、固定厚度為d=0 32μm下，針對不同晶體形狀、不同填充比例之單層吸收層，垂直入射光源，橫向電場模態(TE偏振平面波)，分析對吸收率的影響，得方槽形狀吸收率較圓孔高。再探討四種疊合類型不同填充比例之雙層吸收層，比較鎢平板、單層結構與雙層結構吸收層之熱效益係數，本文結論以雙層方槽疊合類型2的模型為最佳設計，其中上層f_s1=0 75配下層f_s2=0 45的結構計算得最佳結果，比較鎢平板(η_FOM=0 4161)、單層結構(η_FOM=0 6760)，其數據為? ?=0 9215、ε ?=0 2185、η_FOM=0 7201有較高的光熱轉換效益。

Date of Award	2015 Jul 21
Original language	Chinese
Supervisor	Wen-Bin Young (Supervisor)