太陽能選擇性吸收薄膜的基本原理
2013-07-21 張霖 合肥工業大學機械與汽車工程學院
熱量傳遞的基本方式有三種：導熱、對流、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。當輻射的能量投射到物體表面時，會發生吸收、反射和透射現象。設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際的反射譜
如圖1 所示，在給定溫度T 時，一個實際物體的單色發射率與物體在同一溫度下對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。太陽的主要輻射波長范圍是0.3 μm 至2.5 μm，而實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，而對大于2.5 μm 范圍的太陽能低吸收，以降低其發射率ε。
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