[发明专利]一种太阳能吸收器

说明书

本发明涉及一种太阳能吸收器。该太阳能吸收器包括：金属钨基底、二维光子晶体单元和抗反射层，所述二维光子晶体单元设置在所述金属钨基底之中和所述抗反射层之下，所述二维光子晶体单元的数量为多个，各所述二维光子晶体单元均以相同尺寸按四方晶格结构排列，并置于金属钨基底内部，各所述二维光子晶体单元均为半径为R的圆形空腔结构，各所述圆形空腔结构内部填充GaAs。本发明的太阳能吸收器具有全太阳光谱广角高吸收的能力。

技术领域

本发明涉及太阳能领域，特别是涉及一种太阳能吸收器。

背景技术

太阳能吸收器是太阳能利用中的关键结构，它通过吸收有效工作波长的光照，将其转化为热能、电能或者其他形式的能量。提高吸收器的吸收能力是促进太阳能利用发展进步的有效方式。提高太阳能吸收器的吸收能力主要有两个解决途径：增大吸收带宽和提高太阳辐射能力强的波长区域内的吸收率。那么，理想的吸收器应具备全太阳光谱高吸收能力。最近，多个研究组采用多层材料薄膜构成一维光子晶体结构的太阳能吸收器，有效提高了吸收率。Jie Luo和Yun Lai通过堆叠多层二氧化钛和硅组成的光子晶体，可以实现全向吸收，吸收率接近100％，但是高吸收带宽不够大，只在波长440nm到640nm的波长范围内有较高的吸收率；NargesAnsari和Ensiyeh Mohebbi设计了基于硅，二氧化硅和二硫化钼单层膜的光子晶体，在入射角0-60°内均能达到90％的吸收率，但需要较多层薄膜堆叠，器件过厚，制备比较困难，并且吸收带宽不够大，高吸收波长范围仅有100nm左右。与一维光子晶体结构的吸收器相比，二维光子晶体结构吸收器有明显的优势，吸收带宽更宽、吸收率高，且能够广角吸收。ChenglongWan等人设计了金属-介质-金属超表面吸收器，上层薄膜使用二维周期结构，在400-1200nm波长范围有接近90％高吸收率，在该波长范围以上吸收率较低，有较好的光谱选择性。刘开贤，蔺吉虹等人设计并计算了基于GaAs纳米阵列的二维光子晶体结构的太阳能电池，在200-900nm波长范围内，吸收率可达87.4％，最终优化后的功率转换效率为17.6％。然而这些结构都无法达成全太阳光谱高吸收的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有全太阳光谱广角高吸收能力的太阳能吸收器。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种太阳能吸收器，包括：金属钨基底、二维光子晶体单元和抗反射层，所述二维光子晶体单元设置在所述金属钨基底之中和所述抗反射层之下，所述二维光子晶体单元的数量为多个，各所述二维光子晶体单元以相同尺寸按四方晶格结构排列，置于所述金属钨基底内部，各所述二维光子晶体单元均为半径为R的圆形空腔结构，各所述圆形空腔结构内部填充GaAs。

可选地，所述二维光子晶体单元的晶格常数为480nm。

可选地，所述二维光子晶体单元的空腔高度为2200nm

可选地，所述二维光子晶体单元的空腔半径为190nm。

可选地，所述抗反射层厚度为165nm。

可选地，所述金属钨基底的高度为2250nm。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种太阳能吸收器，该太阳能吸收器包括：金属钨基底、二维光子晶体单元和抗反射层，所述二维光子晶体单元设置在所述金属钨基底之中和所述抗反射层之下，所述二维光子晶体单元的数量为多个，各所述二维光子晶体单元以相同尺寸按四方晶格结构排列，置于所述金属钨基底内部，各所述二维光子晶体单元均为半径为R的圆形空腔结构，各所述圆形空腔结构内部填充GaAs。采用上述太阳能吸收器能够提高全太阳光谱广角吸收能力。

附图说明