太陽能選擇性吸收薄膜的基本原理
2013-07-21 張霖 合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院
熱量傳遞的基本方式有三種：導(dǎo)熱、對(duì)流、熱輻射，而太陽巨大的熱能是以熱輻射的方式輸送到地球上。當(dāng)輻射的能量投射到物體表面時(shí)，會(huì)發(fā)生吸收、反射和透射現(xiàn)象。設(shè)吸收的能量與輻射總能量的比為α，反射的能量與輻射總能量的比為β，透射的能量與輻射總能量的比為τ，則α+β+τ=1，式中α、β、τ 分別為吸收比、反射比及透射比。
圖1 太陽光譜和黑體輻射及理想的和實(shí)際的反射譜
如圖1 所示，在給定溫度T 時(shí)，一個(gè)實(shí)際物體的單色發(fā)射率與物體在同一溫度下對(duì)同波長輻射的吸收比相等，而且所有表面的單色吸收率與單色發(fā)射率之比是相同的。
所以物體的溫度不同，在相同的波長下，吸收比也不等于發(fā)射率；同理在溫度相同的情況下，不同的波長，物體的吸收比與發(fā)射率也不相等，這就是太陽能選擇性吸收薄膜的最基本的理論依據(jù)。太陽的主要輻射波長范圍是0.3 μm 至2.5 μm，而實(shí)際物體吸收表面的波長范圍是5至50 μm，因此太陽能選擇性吸收薄膜的主要功能是：獲得對(duì)0.3 μm 至2.5 μm 波長范圍太陽能的高吸收，以獲得高的太陽能吸收率α，而對(duì)大于2.5 μm 范圍的太陽能低吸收，以降低其發(fā)射率ε。
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