首页 > 学术论文

太阳能光伏发电周期微结构制备及热辐射特性研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:39:23
热度:

太阳能光伏发电周期微结构制备及热辐射特性研究【摘要】:随着经济的发展,能源日益匮乏的问题引起了人们的共同关注。尤其自2011年3月11日的日本福岛核泄露事故发生之后,世界各国将目光

【摘要】:随着经济的发展,能源日益匮乏的问题引起了人们的共同关注。尤其自2011年3月11日的日本福岛核泄露事故发生之后,世界各国将目光投向了新能源的开发上。太阳能是一种洁净的、自然再生能源,取之不尽,用之不竭,由于其广泛的存在并且能高效地转换为电能,太阳能热发电、太阳能热光伏电池、太阳能热电技术等引起了人们的特别关注。 在水利工程中,通过利用太阳能技术在枯水期可解决供电需求不足的问题;利用太阳能技术可解决农业灌溉或者偏远农村地区人口的饮提水问题。作为新能源的太阳能光伏发电系统,在水利建设中已得到了良好的应用。周期微结构表面是指在基体表面形成特征单元周期排列,具有反射、吸收和发射光谱特性,能够有效提高光谱的热辐射特性。而热光伏技术(thermo-photovoltaic, TPV)正是微结构热辐射特性控制的典型应用。本研究制备了金膜覆盖的微粒子周期排列结构,研究了周期构造对热辐射特性的影响。 1、周期结构的制备利用表面等离子体激元(SPPs)的原理,采用了经济、有效的自组装法制作了周期结构,并利用真空蒸发镀膜法制作金膜。 2、采用定向发射测定的实验,对制作完成的样品——镀有金薄膜的SiO2颗粒的周期排列结构进行测定,实验表明,在波长为5μm左右,产生共振波峰值,与理论计算得到的结果一致。垂直入射时,其发射率为最大,随着角度增加,峰值逐渐变缓变宽,除了样品的表面有缺陷以外,样品表面产生的波不仅有SPPs性质产生的,也有微腔效应产生的特定频率的波,还有各种程度的复合波一起产生。而出现在9μm处的第二峰值,被认为是由于SiO2的光学特性所引起。 3、基于RCWA原理,采用模拟软件DiffractMOD对周期微结构进行了模拟计算,结果表明,表面等离子体共振波长的位置与微粒周期的大小一致,且随着金膜厚度的增加,表面等离子体波长的峰值逐渐变缓,峰宽变宽,原因由于金膜厚度增加导致金膜表面电场紊乱。加入SiO2微粒后,球等离子体加强,产生了球-腔共振,SiO2微粒使得球壳内的介电常数增加,光子晶体的禁带短波区域会红移,因此导致峰值也产生红移。 4、研究表明,覆盖有金膜的周期微结构能有效地激发表面等离激元的发生,由于表面等离激元的共振现象,光的吸收率被提高。根据表面等离激元的强弱,可知道吸收率的大小,由此可以对热辐射特性起到控制作用。 【关键词】:表面等离子激元 周期结构 发射率 热辐射
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM615
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-7
  • 目录7-9
  • 符号说明9-11
  • 第一章 绪论11-18
  • 1.1 研究背景11
  • 1.2 太阳能发电在水利工程中的应用11-12
  • 1.3 本文研究目的和意义12
  • 1.4 周期微结构热辐射的研究现状12-17
  • 1.5 本文研究内容与方法17-18
  • 第二章 微结构光学理论18-28
  • 2.1 麦克斯韦方程18-21
  • 2.2 表面等离子体21-25
  • 2.2.1 表面等离子体的特性概述22-23
  • 2.2.2 色散光系与激发方式23-25
  • 2.3 微腔共振25-27
  • 2.4 本章小结27-28
  • 第三章 周期微结构的设计与制备28-42
  • 3.1 晶体的最密构造28-31
  • 3.2 面心立方结构的带隙31-33
  • 3.3 自组装制备光子晶体33-35
  • 3.4 周期微结构的制作35-38
  • 3.4.1 材料的选择35-36
  • 3.4.2 二氧化硅胶体的制备36
  • 3.4.3 自组装制作过程36-37
  • 3.4.4 二氧化硅微粒阵列表征37-38
  • 3.5 金属膜的制备38-41
  • 3.5.1 材料的选择38
  • 3.5.2 真空蒸镀法38-40
  • 3.5.3 真空蒸镀法过程及结果40-41
  • 3.6 本章小结41-42
  • 第四章 热辐射特性的实验研究42-54
  • 4.1 定向发射的工作原理及实验设备42-49
  • 4.1.1 红外线42-43
  • 4.1.2 FT-IR43-44
  • 4.1.3 实验装置44-45
  • 4.1.4 热辐射特性45-48
  • 4.1.5 黑体校正48-49
  • 4.2 实验结果与分析49-52
  • 4.3 本章小结52-54
  • 第五章 微结构辐射特性的数值模拟54-68
  • 5.1 严格耦合波分析法54-57
  • 5.2 计算模型57-58
  • 5.3 周期结构的数值模拟58-60
  • 5.4 数值解析结果与分析60-66
  • 5.4.1 光滑金膜60-61
  • 5.4.2 不同周期排列的金膜球壳61-63
  • 5.4.3 金膜厚度对发射率的影响63
  • 5.4.4 球壳表面的电场分析63-65
  • 5.4.5 覆盖有金膜二氧化硅微粒的模拟65-66
  • 5.5 本章小结66-68
  • 第六章 总结与展望68-70
  • 6.1 总结68-69
  • 6.2 展望69-70
  • 参考文献70-76
  • 致谢76-77


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

热光伏技术基本原理与研究进展    陈雪;宣益民;

自组装法制备聚苯乙烯光子晶体的研究进展    周之燕;王秀峰;师杰;江红涛;

球形粒子的近场辐射换热研究    韩茂华;梁新刚;

一维光子晶体热辐射光谱控制模拟研究    刘广平;宣益民;韩玉阁;李强;

二维光子晶体的热辐射控制    戴峭峰;

光子晶体    赵凤娇;许丽萍;

胶体二氧化硅光子晶体自组装机理及缺陷分析    赵晓峰,张辉,唐清

胶体晶体自组装排列进展    丁敬,高继宁,唐芳琼

三维光子晶体的制备    丁涛;刘占芳;宋恺;

光子晶体应用于化学及生物传感器的研究进展    段廷蕊;李海华;孟子晖;刘烽;都明君;

冻土非稳态温度场有限元模拟分析    朱明;苏小勇;宋琼瑶;蒋跃;

表面等离子体激元增强薄膜太阳电池研究进展    陈凤翔;汪礼胜;祝霁洺;

水平钢化炉中传动辊内的温度分析    童树庭,郭卫,朱雷波

磁控溅射CrTiAlN涂层钻头的制备及其钻削性能研究    白力静,肖继明,蒋百灵,张国君,梁戈

红外测温仪—工作原理及误差分析    曾强;舒芳誉;李清华;

胶晶模板法制备3DOM材料    洪秀秀;黄慧民;温立哲;姬文晋;刘德飞;

新型声学功能材料——声子晶体    赵宏刚,韩小云,温激鸿,王刚

空气中周期管阵列的声波禁带研究    赵宏刚,韩小云,温激鸿,王刚

三维光子晶体的化学方法制备与应用    赵丽,余家国,程蓓,赵修建

不同形貌银纳米结构的制备及其光学性质    符秀丽;郭翔;张磊;肖井华;赵晓红;朱洪波;蒋达娅;

稀土反蛋白石光子晶体的制备研究    刘荣盛;谢凯;许静;

在单晶硅片上电化学沉积制备镍反opal光子晶体的研究    许静;谢凯;

高真空镀膜设备真空系统设计    潘传龙;

一种提高有机玻璃基材镀铝膜附着力的新工艺研究    桑利军;王正铎;张跃飞;陈强;

钢包热平衡理论分析    李树贵;徐正;王丽丽;

光子晶体热辐射器应用于热光伏系统中的研究进展    杜盼盼;许静;李宇杰;陈金宏;

基于Atemga128的磁控溅射镀膜机(英文)    刘艳涛;马剑平;

脉冲溅射技术制备石英谐振器的工艺研究(英文)    刘艳涛;马剑平;

深空探测同位素电源技术研究    陈雪;张梦炎;钱子勍;

STPV系统的结构优化分析研究    聂万远;张永生;

分子发光与纳腔等离激元共振之间的相互调制研究    张杨

平面光栅阵列纳米尺度光子控制及其应用技术研究    熊学辉

扫描隧道显微镜诱导发光的理论研究    陶兴

对称破缺及相变对超构材料光学性能的影响    黄万霞

亚波长孔阵列的异常光学、声学透射    刘志锋

远场超分辨率成像与亚波长聚焦的研究    程琳

利用金属—介质纳米结构增强LED发光的FDTD数值模拟研究    赵佳

毫米波/亚毫米波目标辐射特性及探测技术研究    龚冰

离子注入硅退火及退火过程热力学研究    罗益民

SPR传感检测细胞表面分子相互作用的方法研究    刘芳芳

稀土掺杂新型镀膜材料的研究    陈庆友

稀土辐射器热光伏系统余热发电研究    庞志伟

功能化碳微球自组装膜的研究    韩艳星

直流磁控溅射电源的研制    王晓雨

二步法制备绒面结构ZAO薄膜及其在非晶硅薄膜太阳电池前电极应用研究    徐海军

金属银纳米线的制备与光学性质研究    郭翔

光诱导光子晶格的制作及其光学特性研究    张兰根

Bragg带隙的研究及其二维光子晶格波导的光学特性的分析    张印

含能材料加热设备温度控制与无线报警系统研究    贾丽

基于FDTD的亚波长孔阵列金属薄膜光透射率研究    文明

基于表面等离子体的微纳光刻技术    杨勇;胡松;姚汉民;严伟;赵立新;周绍林;陈旺富;蒋文波;李展;

表面等离子体近场光刻制作二维纳米阵列    李海军;林文魁;张晓东;王逸群;曾春红;赵德胜;王敏锐;张宝顺;

表面等离子体亚波长光学的研究    孙梅;

表面激元共振传感器的发展及应用    张征林,刘凌云,陆祖宏

聚苯乙烯三维光子晶体的力敏性质    韦以明;

表面等离子体激元基本特征研究    李继军;吴耀德;宋明玉;

光子晶体的研究进展    李燕;谢娟;邓宏;徐自强;

新能源发展展望    赵新一;

垂直沉积法制备二氧化硅胶体晶体及其表征    汪静,李康,钱卫平,袁春伟

可调制光子晶体的研究现状和展望    孙立国;韩永昊;谢卓颖;顾忠泽;

基于平板热管的太阳能光伏光热系统实验研究    全贞花;李宁军;赵耀华;唐潇;

    维妮弗蕾德·伯德 王晓苏 编译

表面等离子体激元在周期结构中的能带及传播性质    韩德专

微纳结构光子学器件设计及理论分析    苑光辉

表面等离子体共振传感的新现象、新方法及其温度特性研究    林开群

亚波长等离激元波导传输特性的研究    王彦东

周期性结构的表面等离子体共振性能研究    刘琼

周期结构机械滤波器对浮筏隔振系统传递特性的影响    黄修长;冯国平;张志谊;华宏星;

利用小样品获取大尺度周期结构声散射系数的可行性分析    王海涛;曾向阳;刘延善;

“黄河”大客车的使用可靠性及保修周期    李照美;傅志文;史景钊;

楔体周期结构电磁波衰减的理论计算及数值模拟    罗志勇;秦汝虎;

一类周期结构的部分组集有限元法及静动力分析    侯之超,郑兆昌

耦合波法与模匹配法对周期结构绕射场的等效    姜燕,杨芳,曾越胜,王长华

直线型失谐周期结构中局部化现象的研究进程和现状    王晶;于桂兰;

Co/C,CoN/CN软X射线多层膜的周期结构热稳定性研究    白海力,姜恩永,王存达,田仁玉

简单周期结构波传播主动控制研究    任建亭,林磊,姜节胜

三维周期结构弱无条件稳定FDTD算法研究    李洪宇;王发年;刘宗信;李林;李军;

失谐周期结构中波与振动局部化问题的研究进展    李凤明;汪越胜;

复杂周期结构弹性波能带特性研究    徐艳龙;陈常青;田晓耕;

声波导中二阶横向模式的提取    张伟和;陶智勇;

具有小周期结构的各向异性矩形板的分析解    何文明;陈伟球;乔华;

任意形状介质周期结构频率选择特性的有限元法分析    冯奎胜;李娜;许家栋;

具有周期结构底面水槽中表面波的实验研究    王琪;张化;缪国庆;

复合周期结构波导中的宽禁带    王林;陶智勇;

柱状周期分层结构中P波的声带隙    宋若龙;姚桂锦;王克协;韩炜;

基于SBFEM和并行计算的旋转周期结构二维弹性问题数值求解    李根;何宜谦;杨海天;Andrew Deeks;

双周期结构中波的相互作用    彭松村;董金明;王乐民;

左手介质周期结构散射特性的研究    方维海

微波平面周期结构及其应用研究    彭麟

光在柱状和球状周期结构中的传播及散射    谢环

多层平面周期结构的电磁特性研究    张建成

FDTD在半空间及周期结构问题中的应用    朱湘琴

横向振动在周期复合结构板中传播问题的研究    姚宗健

表面等离子体激元在周期结构中的能带及传播性质    韩德专

嵌套复式周期光子晶体结构的带隙模拟及制备方法研究    韩喻

匀速电子注激励周期加载波导衍射辐射研究    刘维浩

周期结构成像理论及其应用研究    张成义

一维金属—介质纳米周期结构光传播特性分析    金理

周期结构在屏障隔振中的应用    周亚坤

周期结构材料力学和电磁动态特性研究    王海洋

周期结构的部分元等效电路建模    潘美凤

周期结构电磁理论分析和仿真平台设计    车永星

层状多元周期结构的振动带隙特性研究    李竞

基于金属或介质薄膜上周期结构的太赫兹波的传输    张许丰

含有缺陷的一维周期结构相干热辐射性质    刘晓远

二维电磁周期结构的理论与应用研究    郑罡

周期电磁结构色散特性研究计算    邹巨洪