Simulation Studie von multilayer Titan-Nitrid Nanodisk Breitband-Solarabsorber und thermischen Strahler

Zusammenfassung Solarenergie ist seit jeher eine Art von Energie mit großen Reserven und breiter Anwendung. Sie wird durch Solarabsorber gut genutzt. In unserer Studie wird die Finite-Differenz-Zeitbereichsmethode (FDTD) verwendet, um den aus hitzebeständigen Metallmaterialien bestehenden Absorber zu simulieren, und seine Absorptions- und thermische Emissionsleistung wird ermittelt. Der ultrabreite Bereich von 200 nm–3000 nm erreicht eine Absorptionseffizienz von 95,93 %, wobei die Bandbreitenabsorptioneffizienz von 2533 nm (200 nm–2733 nm) mehr als 90 % beträgt. Die durchschnittliche Absorptionseffizienz im gesamten Spektralbereich (200 nm–2733 nm) beträgt 97,17 %. Die Multilayer-Nanodiskstruktur des Absorbers ermöglicht es, bei Bestrahlung durch einfallendes Licht eine starke Oberflächenplasmresonanz und Nahfeldkopplung zu durchlaufen. Die thermische Emissionsleistung des Absorbers ermöglicht es, ihn auch als thermischen Strahler einzusetzen. Eine thermische Emissionseffizienz von 95,37 % kann bei einer hohen Temperatur von bis zu 1500 K erreicht werden. Darüber hinaus verursachen Änderungen der Polarisation und des Einfallswinkels keine signifikanten Änderungen in der Absorption. Bei der schrittweisen Änderung des Polarisationswinkels (0°–90°) bleibt das Absorptionsspektrum in hohem Maße konsistent. Wenn der Einfallswinkel von 0° auf 60° steigt, bleibt die Absorptionseffizienz bei 85 %. Die hohe Absorptionseffizienz und ausgezeichnete Wärmeabstrahlungsintensität des Ultrabreitbandes ermöglichen eine tiefe Nutzung in Anwendungen zur Energieabsorption und -umwandlung.