[发明专利]热光转换部件

说明书

本发明提供一种能够选择性地吸收、放射短波长的光的热光转换部件。所述热光转换部件的特征在于，其具有下述的层叠结构：硅化物层和电介体层交替地形成于金属区域的上面，所述硅化物层和所述电介体层的层数合计为3层～12层；其中，所述层叠结构在所述金属区域(1)的上面依次具有硅化物层(B2)、电介体层(M3)和硅化物层(M4)，所述硅化物层(B2)的厚度为5nm～25nm，所述电介体层(M3)的厚度为10nm～45nm，所述硅化物层(M4)的厚度为2nm～15nm。

技术领域

本发明涉及在利用了工厂等的废热能量的热光发电等能量领域中使用且选择性地发射波长的热光转换部件。

背景技术

作为利用500℃以上的高温区域的废热的方法，热光伏(TPV，thermophotovolatic)发电受到了关注。所谓热光伏发电，是用热光转换部件对热能(放射光)进行波长选择而转换成具有规定的波长分布的光，并将转换后的光从热光转换部件放射，再将从热光转换部件放射的光用光电转换(PV，photovolatic)元件转换成电。TPV发电由于能够从热能直接获得电能，所以能量转换效率高。

对热源发出的辐射进行波长选择的热光转换部件的放射特性与将该放射转换成电的PV元件的吸收特性的波长匹配变得重要。因此，希望开发出PV元件能够选择性地放射能转换成电的波长的热光转换部件。

PV元件能够转换成电动势的光受限于某个波长范围。一般的热源由于是以混合了各种波长的光的形式放射，所以这样的光即使入射到PV元件，也只能利用一部分入射光，发电效率变低。在TPV发电时，如果能够将输入能量的大部分尽量转换成用PV元件能够转换的波长区域的光，就能够实现高的发电效率。作为其的一个方法，波长选择热光转换部件的利用是有效的。

作为上述的热光转换部件，提出了运用微细加工技术在金属表面形成了周期性的凹凸的光学晶体热光转换部件(引用文献1)、在金属表面形成了利用硅化物膜形成的防反射膜而得到的热光转换部件(引用文献2)、或使用了混入有用于吸收近红外光的稀土类元素的玻璃而得到的热光转换部件(引用文献3)。报道了下述技术：通过在金属表面将电介体薄膜和金属薄膜交替地多层化而形成防反射膜，从而提高特定波长的光的发射效率(引用文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-332607号公报

专利文献2：日本特开2011-96770号公报

专利文献3：日本特开2006-298671号公报

专利文献4：日本特开平7-20301号公报

发明内容

发明所要解决的课题

一般的热源由于是以混合了各种波长的光的形式放射，所以这样的光即使入射到PV元件，也只能利用一部分入射光，放射热会被浪费于PV元件的温度上升等，发电效率变低。

引用文献1中记载的光学晶体热光转换部件不仅放射特性不充分，而且在大面积上形成微细结构会使得工序复杂，制造费用高，所以并未达到实用化。另外，在引用文献3中所记载的使用了混入有稀土类的玻璃而得到的热光转换部件的情况下，除了稀土类元素的耐久性低，成本高以外，还存在波长的调谐困难的问题。

以往报道了通过在金属表面形成利用氧化物多层膜形成的防反射膜来提高特定波长的光的发射效率。可是，通常的干涉滤波器所使用的材料为了降低反射率，需要层叠数十层的许多层，在制造成本、耐久性方面存在问题。

在引用文献2中提出了在金属表面形成了硅化物膜的防反射膜。有关该防反射膜的放射率的波长依赖性，尽管在波长1.5μm附近具有放射率的峰，但存在着其适当的波长范围较窄的问题。如果从该范围偏离，则放射率急剧下降，所以发电效率不充分。