太阳能选择性吸收薄膜的基本原理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)合肥工业大学机械与汽车工程学院 作者:张霖

  热量传递的基本方式有三种:导热、对流、热辐射,而太阳巨大的热能是以热辐射的方式输送到地球上。当辐射的能量投射到物体表面时,会发生吸收、反射和透射现象。设吸收的能量与辐射总能量的比为α,反射的能量与辐射总能量的比为β,透射的能量与辐射总能量的比为τ,则α+β+τ=1,式中α、β、τ 分别为吸收比、反射比及透射比。

太阳光谱和黑体辐射及理想的和实际的反射谱

图1 太阳光谱和黑体辐射及理想的和实际的反射谱

  如图1 所示,在给定温度T 时,一个实际物体的单色发射率与物体在同一温度下对同波长辐射的吸收比相等,而且所有表面的单色吸收率与单色发射率之比是相同的。

  所以物体的温度不同,在相同的波长下,吸收比也不等于发射率;同理在温度相同的情况下,不同的波长,物体的吸收比与发射率也不相等,这就是太阳能选择性吸收薄膜的最基本的理论依据。太阳的主要辐射波长范围是0.3 μm 至2.5 μm,而实际物体吸收表面的波长范围是5至50 μm,因此太阳能选择性吸收薄膜的主要功能是:获得对0.3 μm 至2.5 μm 波长范围太阳能的高吸收,以获得高的太阳能吸收率α,而对大于2.5 μm 范围的太阳能低吸收,以降低其发射率ε。

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