[发明专利]一种太阳能高效吸收微结构

说明书

本发明涉及一种太阳能高效吸收微结构，其特征在于，是在由两种不同的折射率材料按照周期性交替排列形成的对称人造光子晶体双异质膜系结构H[LH]ⁿ[HL]ⁿH的对称中心加入缺陷层T组成的，所述缺陷层T为二维半导体材料；所述太阳能高效吸收微结构为H[LH]ⁿT[HL]ⁿH，其中，n代表L膜层和H膜层交替排列的周期次数，2≤n≤6。本发明的太阳能高效吸收微结构通过在对称人造光子晶体双异质膜系结构的对称中心处引入缺陷层，过缺陷层T调制光子晶体能带特性，实现了光子局域态，扩宽了可见光高吸收的频域，提高太阳能吸收效率。

技术领域

本发明属于光电功能器件技术领域，具体涉及一种太阳能高效吸收微结构。

背景技术

太阳能作为清洁、可再生新能源，是解决当前全球能源危机与生态失衡的最有效途径。集热器是光-热转换过程中的一个重要元件，而集热器的太阳能吸收表面材料决定了光热转换效率。当前太阳能选择性吸收薄膜结构主要可分为本征吸收、电介质-金属复合、电介质金属干涉、多层渐变、表面微结构等型式。

然而，当前的一些太阳能选择性吸收薄膜结构与材料尚存在吸收效率低、耐高温性差、光热转换效率低等局限性。光子晶体超构材料是模拟生物微纳结构的一种新型人工材料，通过微纳级膜系结构去控制空间光波的相位、偏振、强度等传输特性，具有独特优势。因此，提供一种可以调控太阳能光谱吸收特性，扩宽可见光高吸收的频域，提高太阳能吸收效率的太阳能高效吸收微结构是具有重要意义的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种太阳能高效吸收微结构。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种太阳能高效吸收微结构，是在由两种不同的折射率材料按照周期性交替排列形成的对称人造光子晶体双异质膜系结构H[LH]ⁿ[HL]ⁿH的对称中心加入缺陷层T组成的，所述缺陷层T为二维半导体材料；

所述太阳能高效吸收微结构为H[LH]ⁿT[HL]ⁿH，其中，n代表L膜层和H膜层交替排列的周期次数，2≤n≤6；

所述L膜层与所述H膜层满足以下条件：

其中，n_H表示H膜层的折射率，n_L表示L膜层的折射率，d_H表示H膜层的厚度，d_L表示L膜层的厚度。

在本发明的一个实施例中，所述缺陷层T的厚度d_T≤10nm。

在本发明的一个实施例中，所述H膜层和所述L膜层的材料为ZnS、PbTe、Al₂O₃、SiO₂、Si₃N₄或TiO₂材料。

在本发明的一个实施例中，所述缺陷层T的材料为MoS₂、MoSe₂、WS₂、WSe₂或石墨烯材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的太阳能高效吸收微结构，通过在对称人造光子晶体双异质膜系结构H[LH]ⁿ[HL]ⁿH的对称中心处引入缺陷层T，通过缺陷层T调制光子晶体能带特性，实现了光子局域态，能在400～600nm范围处形成相应的缺陷能级，在反射光谱的高反射带中心附近出现”光谱挖孔”现象，并形成频域低反射带，扩宽了可见光高吸收的频域，提高太阳能吸收效率。