The invention discloses an ultra-thin solar light heater and a preparation method thereof. The ultra-thin sun heater includes a metal substrate, metal bowl shaped nanostructures, loss of dielectric film and lossless dielectric thin film; preparation of metal bowl shaped nano structure surface of metal substrate, a layer of thin film is covered on the uniform dielectric loss, dielectric losses in the thin film uniformly covered loss dielectric film. The invention utilizes phase difference between metal and dielectric loss is introduced in the light within the medium loss ultra-thin interference effect at the same time, the metal bowl shaped nano structure enhanced thin dielectric absorption loss and lossless dielectric thin film based on its absorption bandwidth utilization layer, and the long wavelength absorption / radiation did not increase the available balance temperature can be high; flexible regulation of absorption bandwidth and cutoff wavelength, and the selective regulation of the spectrum; nanoparticle array generation monolayer self-assembly method based on dense arrangement, easy to implement large sample preparation, low cost.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能技术与应用领域,具体涉及一种可应用于太阳能热系统的超薄太阳光加热器及制备方法。
技术介绍
太阳光加热器,用于收集转换太阳光为热能,是太阳能热水器、太阳能热发电系统、太阳能热光伏系统的核心元件。太阳光加热器的转换效率越高,相同太阳光照射产生的热量越多,系统生成热水、发电的效率也越高。目前,黑漆是商业太阳能热系统中广泛使用的太阳光吸收材料,其吸收光谱覆盖0.4-25μm波段。根据基尔霍夫定律,在热平衡条件下,物体的吸收效率等于其辐射效率。因此,黑漆过宽的吸收光谱势必导致过大的辐射损耗,可达到的平衡温度不高。通过对太阳光加热器进行合理的光谱选择性调控,即提高其在太阳光波段(可见光-近红外波段)的吸收效率,同时抑制其在长波段的吸收/辐射效率,可显著提高其平衡温度。近年来,随着微纳光子理论和微纳制备技术的发展,光谱选择性调控方法备受关注。目前,报道较多的是应用于太阳能热光伏系统中的基于钨或钽光子晶体结构的选择性吸波加热元件(V.Rinnerbauer,etal,Adv.EnergyMater.4,1400334(2014);Y.Nam,etal,Sol.EnergyMater.Sol.Cells122,287(2014).),基于光子晶体禁带实现光谱选择性调控。但光子晶体须足够深(4-8μm)才能保证短波段良好的吸收效率,给制备工艺带来极大挑战。利用金属与损耗介质界面上的相位差也可实现远小于1/4波长的超薄光吸收薄膜(M.A.Kats,etal,Nat.Mater.12,20(2013);M.A.Kats,etal,LaserPhotonics ...
【技术保护点】
一种超薄太阳光加热器,其特征在于,包括金属基底(1)、金属碗状纳米结构(2)、损耗介质薄膜(3)、无损耗介质薄膜(4);金属基底(1)表面制备金属碗状纳米结构(2),其上均匀覆盖一层损耗介质薄膜(3),无损耗介质薄膜(4)均匀覆盖在超薄损耗介质薄膜(3)上;所述的金属基底(1),厚度大于入射光在其中的衰减长度,阻止入射光透过;所述的损耗介质薄膜(3),厚度小于干涉光在该介质中传播波长的1/4;所述的无损耗介质薄膜(4),厚度为干涉光在该介质中传播波长的1/4。
【技术特征摘要】
1.一种超薄太阳光加热器,其特征在于,包括金属基底(1)、金属碗状纳米结构(2)、损耗介质薄膜(3)、无损耗介质薄膜(4);金属基底(1)表面制备金属碗状纳米结构(2),其上均匀覆盖一层损耗介质薄膜(3),无损耗介质薄膜(4)均匀覆盖在超薄损耗介质薄膜(3)上;所述的金属基底(1),厚度大于入射光在其中的衰减长度,阻止入射光透过;所述的损耗介质薄膜(3),厚度小于干涉光在该介质中传播波长的1/4;所述的无损耗介质薄膜(4),厚度为干涉光在该介质中传播波长的1/4。2.根据权利要求1所述的超薄太阳光加热器,其特征在于,所述的金属基底(1)与金属碗状纳米结构(2)为不同金属材料或同种金属材料。3.一种超薄太阳光加热器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)在金属基底上自组装生成单层密集排布的纳米小球阵列;(2)沉积金属薄膜于纳米小球阵列上及纳米小球之间的缝隙中;(3)去除纳米小球及覆盖其上的金属薄膜,在金属基底表面形成金属碗状纳米结构;(4)沉积损耗介质薄膜于金属基底表面的金属碗状纳米结构之上;(5)沉积...
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