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近场辐射在热光伏能量转换系统中的应用

岳阳 哈尔滨工业大学助理教授，中国深圳。

过去十年已经证明

当两个物体之间的距离小于特征热波长时，由于光子隧道效应或倏逝波的耦合， 辐射传输会显着增强。特别是，通过附加谐振模式的耦合，近场辐射通量可能远远超过黑体极限。 另一方面，与光伏电池板类似，热光伏（TPV）能量转换系统 由热发射器和TPV电池两个主要部件组成， 也是通过从热到电的直接能量转换过程， 通过电子空穴对的产生。吸收的热辐射。TPV 系统的优点包括多功能热 来源和高转换效率潜力，使其成为可再生能源转换的重要组成部分，但 目前实现的功率输出和转换效率仍然很低。 然而，近场辐射传热的大幅增强为提高当前TPV系统的功率输出和转换效率提供了可能性，并且近场TPV系统在过去十年中得到了快速发展。

 

在本次演讲中，我们将首先介绍一些额外的共振模式，以进一步增强近场辐射传热，包括常用的表面等离子体/声子极化子[1]、最近开发的双曲模式[2]、基于超材料的模式[2,3] ，以及我们最近首次发现的磁极化子[4,5]。利用这些机制增强近场辐射传热，我们还通过精心设计基于超材料的热发射器（如多层结构 [6]、基于纳米线的结构 [7]），提高了近场 TPV 系统的功率输出和转换效率。 ，和纳米光栅[8]。综上所述，结合超材料热发射体和近场增强辐射的优点，对于提高 TPV 能量转换性能大有裨益，