项目名称: 应用于太阳能热光伏系统的新型平面吸波-辐射元件

项目编号: No.61307078

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 杨柳

作者单位: 浙江大学

项目金额: 28万元

中文摘要: 吸波-辐射元件是太阳能热光伏(STPV)系统的核心元件,如何降低吸波器的热辐射损耗,使之远低于辐射器的辐射功率,是实现系统效率突破光伏电池Schockley-Queisser(SQ)限制的关键。为解决此问题,人们往往采用增加辐射器与吸波器的面积比的方法,然而面积比过大造成系统构成极其复杂,偏离理论模型甚远,实际系统效率至今未能突破SQ限制。而本项目则从简化系统构成的角度出发,重点研究平面吸波-辐射元件。在平面STPVs中,吸波器的热辐射损耗尤为突出。考虑到平面结构易于加工的优势,我们将先进的人工电磁介质光调控手段引入,分别对吸波器的吸收谱和辐射器的辐射谱进行选择性调控,以达到抑制吸波器热辐射损耗,提高辐射器辐射功率的目的。结合理论设计,采用先进的微纳加工技术制备平面吸波-辐射元件,为高效率STPVs提供有效的切实可用的吸波-辐射元件,从而推动STPVs向突破SQ限制的方向前进一步。

中文关键词: 平面吸波-辐射元件;太阳能热光伏;人工电磁介质;选择性吸收;选择性辐射

英文摘要: The key element of a solar thermophotovoltaic (STPV) system is the absorber-emitter pair. To obtain a higher efficiency beyond the Schockley-Queisser (SQ) limit of its compositional photovoltaic cell, the key problem is how to reduce the thermal emission loss of the absorber to a level much lower than the thermal emission power of the emitter. To solve this problem, people usually increase the emitter-to-absorber area ratio, which however makes the system too complicated. In the experimental systems reported in the literature, which are usually quite different from the theoretical model, a higher efficiency beyond the SQ limit has not yet been achieved. From the viewpoint of simplified system configuration, we will focus on the research of planar absorber-emitter pairs. For a planar STPV system, the thermal emission loss of the absorber becomes much higher. Considering the easy-to-fabricate advantage of planar structures, we propose to employ advanced light manipulation methods based on meta-materials to selectively tune the absorption spectrum of the absorber and the emission spectrum of the emitter so as to reduce the absorber's emission loss and improve the emitter's emission power. Based on theoretical designs, advanced micro-/nano-fabrication technologies will be employed to fabricate the planar absorber-em

英文关键词: Planar Absorber-Emitter Pair;Solar Thermophotovoltaics;Meta-materials;Selective Absorption;Selective Emission

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