应用于热光伏电池的一维Si/SiO_2光子晶体滤光器研究

光谱控制方法被广泛应用于热光伏系统以提高系统的热电转换效率.针对锑化镓(GaSb)电池热光伏系统的光谱控制要求,选用Si和SiO2设计了8层一维光子晶体滤光器结构;重点结合滤光器与高温辐射源辐射光谱功率分布和GaSb电池量子效率的匹配,对设计结构加以改进优化得到最佳匹配滤光器结构;采用光学镀膜技术加工了滤光器结构,并测试其光谱特性,根据测试结果计算滤光器的光谱控制效率、系统转化效率和能量密度.最后,测试了滤光器的抗高温性能.     

光伏电池微结构表面吸收率的温度依变性

光伏电池长时间处于太阳光照射下,自身温度随之升高,会造成电池材料的光学参数和热膨胀系数的变化,从而影响光伏电池微结构表面的吸收特性.本文从电磁场理论出发,借助时域有限差分方法(FDTD),通过对半球、圆柱、小球这三种典型光伏电池表面微结构的研究,分析温度对光伏电池表面吸收特性的影响,同时研究材料属性、结构周期对光伏电池表面吸收特性的影响.     

海洋表面红外成像模拟

主要工作是对利用海浪谱模型，生成了海洋表面几何构形。考虑海洋表面自身的红外辐射以及海洋表面对太阳辐射和周围环境辐射中红外辐射的反射辐射，建立了海洋表面的红外光照模型。利用海洋表面的几何构形和红外光照模型的计算结果，生成了海洋表面的红外模拟图像。所模拟的图像符合实际情况，效果逼真，可以用于海洋背景下的红外目标的识别和仿真应用。     

STPV系统熵产及效率研究

根据热力学第二定律对太阳能热光伏系统进行建模分析, 研究并比较了系统各组成部件中的熵产大小, 同时讨论了各模块的转换效率. 分析了辐射器温度、聚光器会聚比、电池禁带宽度、电池温度及滤波器透射率等参数对熵产及效率的影响. 得出系统总熵产随着辐射器温度的升高呈现先减小后增大的趋势, 而随着聚光器会聚比的增加, 系统总熵产逐渐减小. 电池禁带宽度、化学势的增加使得系统各部件熵产减小, 电池温度的升高影响了其转换性能, 使得熵产增加的同时转化效率逐渐降低.     

应用于热光伏电池的一维Si／SiO2光子晶体滤光器研究

光谱控制方法被广泛应用于热光伏系统以提高系统的热电转换效率．针对锑化镓（GaSb）电池热光伏系统的光谱控制要求，选用Si和SiO2设计了8层一维光子晶体滤光器结构；重点结合滤光器与高温辐射源辐射光谱功率分布和GaSb电池量子效率的匹配，对设计结构加以改进优化得到最佳匹配滤光器结构；采用光学镀膜技术加工了滤光器结构，并测试其光谱特性，根据测试结果计算滤光器的光谱控制效率、系统转化效率和能量密度．最后，测试了滤光器的抗高温性能．     

微结构热辐射器光谱特性的影响因素研究

针对热光伏系统的热辐射器表面设计的问题,基于微结构的波长选择控制理论,利用FDTD方法对周期性表面微腔结构进行数值模拟计算,将模拟结果与文献数据对比验证了本文模型的正确性。围绕周期性金属腔体微结构,分析了腔体尺寸大小、周期大小对腔体微结构吸收光谱的影响;分析了周期大小对、钼、镍、铂、铜、银、金几种金属微腔结构的吸收光谱的影响;在微小尺寸差异下,比较了钨、钼、镍、铂几种金属微结构的圆腔、方腔、六棱柱腔的吸收光谱的差异,总结出几点规律,对指导微腔结构热辐射器的设计和加工有重要的意义。     

太阳能热光伏系统性能分析研究

建立了太阳能热光伏系统（STPV）能量吸收及热辐射发电过程的数理模型，数值模拟了不同聚光器聚光比时辐射器的温度分布，研究了聚光比及辐射器温度对电池伏安输出特性及系统效率的影响．随着聚光比的增大，辐射器表面温度显著增高，电池的输出功率及系统效率也成直线增长；分析了影响系统效率的关键参数如滤波器、电池温度和辐射器上下端部材料表面反射率对系统性能与输出电功率的影响．计算结果证明了STPV系统的可行性，形成了高效STPV系统的优化设计方法．     

装甲车辆红外热像模拟及数据前后处理技术

该文建立了装甲车辆在不同状态、不同的地理条件和不同的气象条件下的温度理论模型以及在８－１２μｍ红外波段下的红外辐射强度计算模型，编制了与上述模型要关的数据前后处理软件，对于检验理论模型的正确性和装甲车辆红外模拟软件的深度开发及应用具有重要价值。     

用接触分热阻讨论接触热阻问题

为预测接触热阻,引入了接触分热阻概念,把接触热阻视为两个接触物体之间接触分热阻的串联,通过建立单热流通道上接触分热阻的截锥体模型及热流通道上的温度分布方程,研究了接触热阻中的三维传热现象。对该模型进行数值求解后得到截锥体接触模型上的温度分布情况,继而通过大量的数值计算,拟合出了一个求解单热流通道上接触分热阻的计算式。研究结果,在较大的范围内该式的计算值同数值解法的结果较为吻合,如果以这样单热流通道作为接触面上的当量单热流通道,则可以预测整个接触面上的接触热阻。     

太阳能热光伏系统机理及实验研究

针对太阳能热光伏系统(STPV)建立了完整的理论分析模型,深入探讨了聚光器会聚比、辐射器温度、电池温度、散热器流速等特性参数间的相互影响关系,从而为优化设计STPV系统提供了必要的理论指导.对STPV系统进行了全面的实验研究,结合自动跟踪装置,对整个STPV系统进行了现场测试.最后根据实验测量结果对系统效率进行了评估,分析了实验结果与理论计算结果存在差异的原因.