权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

量子共鳴効果を用いた熱ふく射制御と熱光起電力発電への応用

利用量子共振效应的热辐射控制及其在热光伏发电中的应用

基本信息

批准号：
01J08440
负责人：
齋均
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、材料表面に作製したマイクロ-ナノスケールの周期構造を利用した新しい熱放射スペクトルの制御法に関し、数値計算と実験による基礎的研究を行い、得られた知見を熱放射を利用したシステム、とくに熱光起電力(TPV)発電へ応用することを目的とする。昨年度までの2年間で、Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA)法に基づく数値解析により、本研究で対象とするTPV発電用の熱放射素子(選択エミッタ)と太陽光選択吸収材料を実現するための設計パラメータをそれぞれ周期1.0μm及びアスペクト比1.0、周期0.5μm及びアスペクト比1.0と決定した。また、二つの高周期性アルミナ膜及び電子線描画の二つのリソグラフィ技術と高速原子線エッチングにより、バルクのタングスチン(W)基板上に設計値に基づく微細な周期構造を製作することに成功した。さらに、それらの吸収・放射特性を実験的に評価し、表面微細構造により所望のスペクトル特性が得られることを実証した。本年度は、微細加工選択エミッタの最適化を行うと共に、実際に作製した選択エミッタを用いてTPV発電実験を行った。実際の試料の製作に当たっては製作誤差が不可避であり、それを考慮して改めて設計を行い、周期1.0-1.2μmの試料を作製した。これにより可視〜2.0μmの放射率が増大し、波長特性が改善された。また、微細構造のパラメータを変化させた試料の放射特性の比較から、今回得られた熱放射特性の変化は、主としてマイクロキャビティ効果に起因することが実験的に示された。市販品のInGaAsフォトダイオート(感度波長0.9-1.7μm)をPVセルとして作製したW選択エミッタを用いて発電実験を行い、選択性の無いSiCエミッタ(放射率0.9)及び平面Wエミッタを用いた場合の発電特性と比較検討した。実験の結果、W選択エミッタはその熱放射光の大部分をPVセルの感度内に放射するためにSiCエミッタよりも効率が2〜3倍高いことが示された。また、放射強度もSiCエミッタと同程度の値が得られ、今回作製したW微細周期構造が高効率・高発電密度を両立する優れた選択エミッタとして振舞うことが確認された。

This study aims at the utilization of periodic structures on the surface of materials, the development of new methods for the control of thermal radiation, the calculation of numerical values, and the implementation of basic research on the utilization of thermal radiation, and the utilization of thermal photovoltaic power (TPV). During the past two years, the fundamental values were analyzed by Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) method. This study aimed at the development of thermo-radioactive particles for TPV power generation and solar light selective absorption materials. The design parameters were determined by the cycle of 1.0μm and the ratio of 1.0, the cycle of 0.5μm and the ratio of 1.0. The design value of the base fine periodic structure on the substrate was successfully fabricated by using high speed atomic line technology and high frequency atomic line technology. The absorption and emission characteristics of the surface are evaluated, and the desired characteristics of the surface are realized. This year, the optimization of micro-machining technology was carried out in total, and the actual operation of micro-machining technology was carried out in total. During the production of the sample, the production error is unavoidable, and the design is changed. The sample is produced with a period of 1.0-1.2μm. Therefore, the visible ~ 2.0μm emissivity is increased and the wavelength characteristics are improved. Comparison of emission characteristics of samples with fine structure and fine structure, and analysis of emission characteristics of samples with fine structure and fine structure A comparative study of the transmission characteristics of commercially available InGaAs silicon nitride (sensitivity wavelength 0.9-1.7μm) in the case of PV system selection and application, SiC nitride (emissivity 0.9) in the case of selectivity and in-plane W nitride in the case of application. As a result, most of the thermal radiation emitted by the solar system is 2 to 3 times higher than that emitted by the solar system. For example, the radiation intensity of SiC is equal to that of SiC. For example, the radiation intensity of SiC is equal to that of SiC. For example, the radiation intensity of SiC is equal to that of SiC. For example, the radiation intensity of SiC is equal to that of SiC.