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本科生朱子豪研究了梯度折射率玻璃膜光热转换器件, 被Physical Chemistry Chemical Physics接受出版
发布时间:2024-06-26

在光热转换领域,光吸收层面临着太阳能利用率低和表面反射过大等挑战。我们提出了一种新的抗反射涂层,该涂层由覆盖亚波长结构层的梯度掺杂荧光玻璃膜组成,用于光热转换。亚波长结构的形状解决了在大入射角下透射率急剧降低的问题。在我们Physical Chemistry Chemical Physics, 2024,26, 10850-10867工作的基础上,在以下4个方面进行了进一步的深入研究:

① 革新了计算方法,在亚波长结构层中将SnO2掺杂到SiO2中,减少光从亚波长结构层跃迁到梯度折射层时产生的层间菲涅耳反射。

② 通过将多个模型拼接在一起,设计了一个新的亚波长结构模型,并在相同的尺度上确定了最佳形状。

③ 新增了入射光的横电波(TE)和横磁波(TM)随入射角变化对模型传输性能影响的研究内容,证明了设计的透光层模型在全角度范围内具有高的综合透射率。

④ 进一步考虑了梯度折射层中各层厚度变化对光传播过程和光传输性能的影响,通过调整相关参数来确定最佳的光传输层模型。

我们选择新的梯度折射层材料,并控制每层的厚度,以最大限度地减少层间菲涅耳反射。通过过等效介质理论和导纳递归方法进行模拟计算,并比较优化模型和裸玻璃的透射率,验证了该模型的有效光捕获能力。值得注意的是,在可见光谱范围内,我们的模型在宽波长和宽角度范围内实现了超过95%的平均透射率,有效地抑制了表面反射。在较大的光入射角下,透射率增加29.7%,最小角度透射率达到92.7%。这项研究提出了一种创新的方法来提高光热转换器件中传输层的性能,该工作发表在了Physical Chemistry Chemical Physics(IF=3.3),26, 19755-197742024.


全文链接https://doi.org/10.1039/D4CP01522C