[发明专利]窄带选择性超表面辐射器及其制造方法

说明书

本公开提供窄带选择性超表面辐射器及其制造方法。所述窄带选择性超表面辐射器，包括：高温难熔金属基底；所述高温难熔金属基底的表面具有周期排列的孔状浅微腔；所述孔状浅微腔中具有高温难熔金属氧化物填充层。本公开的窄带选择性超表面辐射器能够提高热光伏转化为电能的转化效率，能够耐高温环境。

技术领域

本公开涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种窄带选择性超表面辐射器及其制造方法。

背景技术

随着时代进步以及城市现代化建设步伐的不断加快，人民生活水平也提高了很多，但是对供电的需求越来越庞大，能源的供需矛盾愈发突出。在能源日渐枯竭、环境恶化的今天，发展绿色能源具有战略意义，我国也在大力发展可再生能源，坚持将“清洁低碳、绿色发展”放在重要位置，预计到2020年电能占终端能源消费比重要提升至27％。在过去的一个世纪里，如何通过可再生能源发电受到科学家广泛关注。太阳是人类最重要的热力学资源，太阳每天对地球的辐射能量是非常巨大的，因此在整个人类文明史上一直在积极的探索如何利用丰富的太阳能资源。经过许多代科学家的探索，人们已经可以将太阳能转换成各种形式的能量，比如常见的电能、热能等。光伏电池就是最普遍的将太阳能转换为电能的设备，但转化效率并不高，主要受限于到达地球表面太阳光谱的限制。而热光伏技术是解决这类问题的一个重要方法，主要是由于它可以利用的热源形式多种多样，如太阳能、化学能、生物能、核能等清洁能源；也可以说工业废热、石油等化学能源，然后通过调控辐射器的光谱来提高电池的转化效率。

典型的热光伏系统组件主要有热源、辐射器、滤波器以及热光伏电池。主要工作原理是利用热源加热辐射器，然后通过光伏电池将经过辐射器调节的辐射能转化为我们所需要的电能。其中辐射器是实现高系统性能的关键组件，在有关辐射器的研究中,最初是以宽带辐射器为主，如不锈钢、氮化硅和碳化硅等；宽带辐射器不仅在光伏电池带隙内发射率很高，由于其宽带发射特性,在带外发射也很高；这类辐射器的特点是具有长期高温稳定性且输出功率密度较高但是能量利用率很低，即辐射光谱效率低。研究发现，具有良好性能的辐射器应该具有带内光子高发射和带外光子低发射的选择辐射特性。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种窄带选择性超表面辐射器，能够耐高温环境，能够提高热光伏转化电能的转化效率。

本公开的目的还在于提出一种窄带选择性超表面辐射器的制造方法，采用超材料制造，能够提高热光伏转化为电能的转化效率。

基于上述目的，本公开提供了一种窄带选择性超表面辐射器，包括：

高温难熔金属基底；

所述高温难熔金属基底的表面具有周期排列的孔状浅微腔；

所述孔状浅微腔中具有高温难熔金属氧化物填充层。

上述的窄带选择性超表面辐射器中，优选的，所述高温难熔金属包括钨、钼、钽和铌中的一种或几种的组合；

所述高温难熔金属氧化物包括氧化铝、氧化铪和五氧化二钽中的一种或几种的组合。

上述的窄带选择性超表面辐射器中，优选的，所述高温难熔金属基底的表面为平面和/或曲面；所述高温难熔金属基底的表面的粗糙度小于100nm，平整度小于5μm。

上述的窄带选择性超表面辐射器中，优选的，所述浅微腔的内径不大于1μm，深度为50-500nm。

上述的窄带选择性超表面辐射器中，优选的，所述高温难熔金属氧化物填充层的厚度与所述孔状浅微腔的深度一致，误差不超过深度的1/10。

本公开还提供上述的窄带选择性超表面辐射器的制造方法，包括：

以高温难熔金属作为基底，对高温难熔金属基底进行预处理，得到样片；