采用飞秒激光等离子体丝（飞秒光丝）在金属铝箔表面以不同飞秒光丝扫描速度(5, 15, 25, 35和45 mm·s-1)制备了微纳结构表面,并在太阳光能量主要覆盖的光谱范围（330～890 nm）内对其进行了反射率测量,发现飞秒光丝制备的微纳结构表面具有显著的高光谱吸收特性,并且飞秒光丝扫描速度越慢,光谱吸收率越强, 5 mm·s-1条件下微纳结构表面光谱吸收率达97%以上。将制备的高光谱吸收微纳结构表面作为温差发电片（TEG）光吸收体,以此为基础构建了考虑太阳光辐照及温差发电模块（即TEG模块:结合微纳结构表面的TEG）散热情况的仿真实验环境并进行发电功率测量。研究结果表明,具有微纳结构的铝表面(5 mm·s-1制备条件下)与抛光铝箔或裸发电片相比,光电转化效率（发电效率）可分别提高43.3和10.7倍。进一步研究了TEG模块的温差发电的过程与机理,将TEG模块的温差发电过程分为光热（光能转化为热能）与热电（热能转化为电能）两个转化过程分析:首先在光热转化过程中,微纳结构表面增强了太阳光吸收效率,为光热转化提供更多的光子能量,实现了其在表面更多的热量沉积,进而在之后的热电转化过程中,更多的热能沉积使得TEG模块的载流子迁移率得到了很大提升,这样在同样的温差（发电片冷热端的温度差值）条件下,微纳结构表面与普通表面相比可以获得更高的热电转化效率。因此,微纳结构表面的高光谱吸收性能使得TEG模块经光热转化后得到的高热能沉积使载流子迁移率得到了提高,进而显著提升了TEG模块发电性能,这是微纳结构表面增强TEG温差发电效率的主要原因。这一机理的揭示,为TEG模块发电性能的进一步优化和提升提供了理论依据,对TEG模块的实际应用具有重要的意义。
类型: 期刊论文
作者: 伏泊霖,宋琳,李旭,陶海岩,宋晓伟,林景全
关键词: 飞秒激光,微纳结构,温差发电
来源: 光谱学与光谱分析 2019年06期
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 电力工业
单位: 长春理工大学理学院
基金: 国家重点研发计划项目(2018YFB1107402),国家自然科学基金项目(61605017),吉林省科技厅项目(20170519018JH,20180520198JH),吉林省教育厅项目(JJKH20181104KJ,JJKH20190549KJ),长春理工大学青年科学基金项目(XQNJJ-2015-01,XJJLG-2016-13)
分类号: TM913
页码: 1892-1897
总页数: 6
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