基于超材料热辐射器的热光伏发电系统及其制备方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于超材料热辐射器的热光伏发电系统及其制备方法，包括采用超材料热辐射器作为高温辐射器，选取二氧化硅作为发射器的基底，在基底上表面加工厚度为100纳米的钨作为吸收层，在吸收层上加工400纳米的二氧化硅作为中间层，在中间层上表面加工周期性排列的硅纳米柱形微纳结构；采用锑化镓光伏电池作为接收器光伏电池，选取掺有Te的n型GaSb晶片表面进行锌扩散形成pn结，形成一个掺锌的p型GaSb层，晶片的背部镀上负电极，在晶片前端镀上正电极；基于超材料热辐射器，搭建新型热光伏发电系统获取基于超材料热辐射器的热光伏发电器件。本发明专利技术解决热光伏发电系统的热辐射器发射光谱与光伏电池禁带不匹配导致的电池升温和热电转换效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于超材料热辐射器的热光伏发电系统及其制备方法
本专利技术涉及热光伏发电的
，具体地，涉及一种基于超材料热辐射器的热光伏发电系统及其制备方法。
技术介绍
热光伏发电系统在各个领域有着重要的应用价值，尤其是探测卫星，余热利用等领域，美国登月计划中“阿波罗”17号飞船就是使用了热电转换技术提供的发电系统从月球表面向地球成功地传送了数据。早在十九世纪六十年代，人类便开始了大规模征服太空的计划。从1969年的登月计划到2001年的火星探测，在这短短几十年当中取得了很大的飞跃，其中，热光伏发电技术在该计划中功不可没。利用热光伏发电技术，实现热能到电能的转换，采取同位素热源能够提供长达二十年以上的连续不断的电能，这是其他任何一种能源技术所不能比拟的。基于超材料热辐射器的热光伏系统因其能直接将热能转换为光伏电池禁带匹配的热辐射光子，可实现更高效率的能量转换，其热辐射器由超材料微纳结构组成，兼容CMOS工艺，且均为固态组件，能量密度高且运行安全可靠，有着广泛的应用。针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在热光伏发电系统的热辐射器与光伏电池的能谱不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超材料热辐射器的热光伏发电系统，其特征在于，包括/n超材料热辐射器，所述超材料热辐射器作为系统的发射器；/n光伏电池，所述光伏电池作为系统的接收器；/n所述发射器对光谱进行发射，所述接收器接收发射器发射出的光谱，所述光伏电池通过光电效应实现电能的输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超材料热辐射器的热光伏发电系统，其特征在于，包括
超材料热辐射器，所述超材料热辐射器作为系统的发射器；
光伏电池，所述光伏电池作为系统的接收器；
所述发射器对光谱进行发射，所述接收器接收发射器发射出的光谱，所述光伏电池通过光电效应实现电能的输出。


2.根据权利要求1所述的一种基于超材料热辐射器的热光伏发电系统，其特征在于，向所述超材料热辐射器上传导高温热源。


3.根据权利要求1所述的一种基于超材料热辐射器的热光伏发电系统，其特征在于，所述光伏电池底部设置有散热翅片。


4.一种基于超材料热辐射器的热光伏发电系统的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：采用超材料热辐射器作为高温辐射器，选取二氧化硅SiO2作为发射器的基底，首先在基底上表面加工厚度为100纳米的钨W作为吸收层，随后在吸收层上加工400纳米的二氧化硅SiO2作为中间层，最后在中间层上表面加工周期性排列的硅Si纳米柱形微纳结构；其中超材料设置为一维多层膜结构或二维空腔结构；
步骤2：采用锑化镓光伏电池作为接收器光伏电池，选取掺有Te的n型GaSb晶片表面进行锌扩散形成pn结，扩散形成一个掺锌的p型GaSb层，晶片背面的pn结通过化学腐蚀技术清除，然后晶片的背部镀上负电极，在晶片前端镀上正电极；
步骤3：在光伏电池底部设置散热翅片；
步骤4：获取基于超材料热辐射器的热光伏发电器件。


5.根据权利要求4所述的一种基于超材料热辐射器的热光伏发电系统的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：
步骤1.1：选择平整的二氧化硅玻璃作为超材料热辐射器的基底，基底材料的厚度不小于1毫米；
步骤1.2：通过磁控溅射在基底上加工纳米钨层作为发射器的吸收层，选择加工厚度为100...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵长颖，王博翔，张文斌，黄天成，刘梦琦，陈杰，刘旭晶，金圣皓，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31