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工程师开发新系统以利用全谱的可用太阳辐射

时间：2021-10-05 12:24:58 来源：

这种渲染显示了金属介质光子晶体，其将太阳能作为热量存储。

麻省理工学院的工程师开发了一种二维金属介质光子晶体，其能够从宽范围的角度吸收阳光，而在耐高温下的温度下。

创造一种材料的关键是用于将太阳能转换为热量的理想选择，正在调整材料的谱效果：几乎应该吸收到从太阳的地球表面到达地球表面的几乎所有波长 - 但其余的频谱中的大部分都不会增加材料的能量，从而增加对转换过程。

现在，MIT研究人员表示，他们已经完成了一种非常接近太阳能吸收的“理想”的材料的发展。该材料是二维金属介质光子晶体，具有从宽范围的角度吸收阳光并且具有极高的温度的额外益处。也许最重要的是，材料也可以在大尺度上廉价地进行。

在Jeffdoc Jeffrey Chou的Jeffrey Chou，尼古拉斯方，埃文王和桑科基宫和其他五个人中发表的杂志上发表了本材料的文件。

该材料作为太阳能 - 蒸粒（STPV）装置的一部分：阳光的能量首先将其转换为热量，然后使材料发光，发光又可以转换为电流。

该团队的一些成员在早期的STPV设备上致力于采用空心腔的形式，解释了麻省理工学院机械工程系的围线，是纸张的主要作者。“他们是空的，里面有空气，”他说。“没有人尝试过介电材料，所以我们试过并看到一些有趣的特性。”

在利用太阳能时，“你想陷阱并保持它，”Chou说;只需对吸收和排放的正确频谱即使有效的STPV性能至关重要。

大部分太阳的能量在特定的波长频段内达到我们，所以Chou通过可见光和近红外线来源于紫外线。“这是一个非常具体的窗口，你想要吸收，”他说。“我们建立了这种结构，发现它具有非常好的吸收光谱，只是我们想要的。”

此外，还可以以极大的精度控制吸收特性：“你可以通过改变纳米盖的大小来调整吸收材料的材料。”。

Chou说，新材料的另一个关键特征是它与现有的制造技术相匹配。“这是这种可以用基于当前技术的方法制造的第一…设备，这意味着它能够在硅晶片秤上制造，”侧侧高达12英寸。他说，类似系统的早期实验室展示只能在昂贵的金属基板上生产几厘米的设备，因此不适合扩大商业生产。

为了采用镜子集中阳光的系统最大限度的优势，因此，由于大规模说，材料必须能够在非常高的温度下毫伤地幸存下来。新材料已经证明，它可以持续1,000摄氏度（1,832华氏度）的温度24小时，而不会严重降解。

由于新材料可以从广泛的角度有效地吸收阳光，因此“我们不真正需要太阳能跟踪器” - 这将大大增加太阳能系统的复杂性和费用。

“这是第一个能够在同一时间完成所有这些东西的设备，”Chou说。“它具有所有这些理想的属性。”

虽然该团队用包括相对昂贵的金属的配方展示了工作装置，但我们对材料非常灵活，“。“在理论上，您可以使用任何可以在这些高温中存活的金属。”

“这项工作表明，光子工程和材料科学的潜力推动太阳能收获，”伊利诺伊大学的材料科学与工程教授Paul Braun说，Urbana-Champaign，他没有参与这项研究。“本文中，作者展示，在设计用于承受高温的系统中，潜在太阳能蒸发器吸收器的光学性质的工程，以匹配太阳光谱。当然，很多工作仍然是实现实用的太阳能电池，然而，这里的工作是该过程中最重要的步骤之一。“

本集团现在正在努力用替代金属优化系统。周预计该系统可以在五年内开发成商业上可行的产品。他正在使用这个项目的应用程序。

该团队还包括麻省理工学院研究科学家Ivan Celanovic和前研究生Yi Yeng，Yoonkyung Lee，Andrej Lenert和Veronika Rinnerbauer。该工作得到了固态太阳能热能转换中心和美国能源部的支持。

出版物：Jeffrey B. Chou等，“通过2D金属介电光子晶体，”实现理想的选择性太阳能吸收“，”2014年先进的材料“; DOI：10.1002 / ADMA.201403302

图像：杰弗里

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