太陽光譜選擇性吸收膜系設(shè)計(jì)、制備及測評

前言

　　20世紀(jì)50年代，以色列物理學(xué)家Harry Z.Tabor提出了太陽光譜選擇性吸收膜層的概念，采用光譜選擇性吸收膜是提高集熱器的集熱效率、工作溫度和系統(tǒng)的性價(jià)比的重要措施。Tabor的創(chuàng)見至今仍被譽(yù)為近代太陽能熱轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域的重大突破。此后，世界各國對各種太陽光譜選擇性吸收膜展開了大量的深入研究與開發(fā)。對于選擇性膜系而言，從理論基礎(chǔ)到制備工藝，已經(jīng)形成了完整的學(xué)科體系，是太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。當(dāng)今，在國際市場上用于太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器（包括平板型和真空管型）絕大多數(shù)都采用光譜選擇性吸收膜?！　≈袊奶柲軣崴鳟a(chǎn)業(yè)的形成始于20世紀(jì)90年代。1993-2003年期間，我在中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會(huì)太陽能熱利用專委會(huì)任職，見證了中國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)的成長與發(fā)展。尤其是玻璃真空管集熱器，其年產(chǎn)量逐年快速增長。至今，中國太陽能熱水器的生產(chǎn)量和使用量已經(jīng)位居世界之首?！　∵x擇性吸收膜系的設(shè)計(jì)和制備是太陽能集熱器的核心技術(shù)，對于中國廣大的太陽能熱水器生產(chǎn)企業(yè)來說，是一門新技術(shù)。企業(yè)技術(shù)人員渴望能有一本系統(tǒng)介紹光譜選擇性膜系的理論及其制備技術(shù)的書籍。專委會(huì)多次為企業(yè)舉辦各種太陽能熱水器技術(shù)培訓(xùn)班，深感在選擇性吸收膜系技術(shù)培訓(xùn)方面急需有一本“對路”的教材。我曾與史月艷教授談及此事，希望她能抽空寫一本有針對性的著作以滿足太陽能熱利用界的廣大技術(shù)人員及研究者的需求。

內(nèi)容概要

太陽光譜選擇性吸收表面是太陽能熱利用的核心部分，該表面的性能對太陽能光熱轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生極大的影響。    本書從當(dāng)前太陽光譜選擇性吸收表面制造技術(shù)及一線工作人員的實(shí)際需要出發(fā)，重點(diǎn)論述了太陽光譜選擇性吸收薄膜系所涉及的主要理論、基本原理、重要概念、制作技術(shù)，更加突出地介紹了諸多參數(shù)對吸收膜系性能影響的基本規(guī)律，同時(shí)以實(shí)例形式對膜系參數(shù)進(jìn)行分析；最后給出了對太陽光譜選擇性吸收薄膜系性能的測試和評價(jià)。    該書資料翔實(shí)，內(nèi)容豐富，實(shí)用性和針對性強(qiáng)，可供從事及將要從事太陽光譜選擇性吸收膜系制作的科技工作者及工程技術(shù)人員使用，亦可作為涉及能效薄膜內(nèi)容專業(yè)的本科生及研究生的參考書籍。

書籍目錄

序前言第1章　熱輻射特性及其定律  1.1　熱輻射基本概念  1.2　黑體輻射的基本定律    1.2.1　普朗克定律及維恩位移定律    1.2.2　斯特藩一玻爾茲曼定律    1.2.3　蘭貝特定律　1.3　實(shí)際物體的輻射特性    1.3.1　發(fā)射率與實(shí)際物體輻射    1.3.2　基爾霍夫定律    1.4　太陽輻射及其度量    1.4.1　太陽輻射能量    1.4.2　地球大氣層上界的太陽輻射    1.4.3　地球表面的太陽輻射    1.4.4　大氣質(zhì)量AMl.5和AM0的輻照度第2章　太陽光譜選擇性吸收膜系光學(xué)基礎(chǔ)　2.1　薄膜的光學(xué)參數(shù)及光學(xué)定律    2.1.1　薄膜的光學(xué)常數(shù)    2.1.2　光的反射、折射及菲涅耳公式　2.2　薄膜的干涉效應(yīng)　2.3　介質(zhì)膜的反射特性    2.3.1　單層介質(zhì)膜的反射    2.3.2　多層介質(zhì)膜系的反射第3章　太陽光譜選擇性吸收表面原理　3.1　太陽光譜選擇性吸收表面工作原理　3.2  太陽光譜選擇性吸收表面材料能帶理論基礎(chǔ)　3.3　典型太陽光譜選擇性吸收表面機(jī)理    3.3.1　本征吸收選擇性吸收表面    3.3.2　半導(dǎo)體吸收一金屬反射串列組合    3.3.3　微不平表面    3.3.4　半透明電介質(zhì)一金屬干涉疊層表面    3.3.5  電介質(zhì)一金屬復(fù)合材料選擇性吸收表面第4章　多層漸變選擇性吸收膜系設(shè)計(jì)　4.1　多層漸變選擇性吸收膜系模型的建立　4.2  電介質(zhì)一金屬的復(fù)合理論——等效媒質(zhì)理論　4.3　單層薄膜光學(xué)常數(shù)的確定    4.3.1　Hadley方程    4.3.2  用Hadley方程反演計(jì)算確定n（）和k（）　4.4　減反射膜的設(shè)計(jì)    4.4.1　減反射膜的設(shè)計(jì)原理    4.4.2　減反射膜層的設(shè)計(jì)    4.4.3  電介質(zhì)一金屬選擇性吸收膜系的減反層　4.5　多層漸變選擇性吸收膜系的理論設(shè)計(jì)    4.5.1  多層漸變選擇性吸收膜系層數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)    4.5.2　選擇性吸收膜系填充因子優(yōu)化    4.5.3　選擇性吸收膜系中各層厚度的設(shè)計(jì)第5章　選擇性吸收膜系的制備　第6章　選擇性吸收膜系的熱穩(wěn)定性第7章　太陽光譜選擇吸收表面（膜系）及制品的熱性能測評參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.1 熱輻射基本概念　　熱量傳遞的基本方式有三種：導(dǎo)熱、對流和熱輻射。熱輻射的傳熱過程與導(dǎo)熱、對流不同。導(dǎo)熱和對流只能在有介質(zhì)的條件下實(shí)現(xiàn)，而熱輻射可以在真空中進(jìn)行。最典型的例子是，地球與太陽之間為真空，兩者之間的導(dǎo)熱和對流不會(huì)發(fā)生，只能進(jìn)行輻射換熱，將太陽巨大的熱能以熱輻射的方式輸送到地球上。所以，輻射是以物體通過電磁波來傳遞能量的一種方式。各種物體因熱的原因而向外發(fā)出輻射能的過程稱為熱輻射。在自然界中，各種物質(zhì)都不停地向外發(fā)射出輻射能，同時(shí)它又不斷地吸收其他物質(zhì)發(fā)射出的輻射能。輻射換熱的過程可以分為三個(gè)階段：第一，熱物體的表面或接近表面層的熱能變成了電磁波能；第二，這種電磁波狀的振動(dòng)透過了中間空氣傳播；第三，其他物體吸收輻射熱的表面，其電磁波輻射又轉(zhuǎn)變成熱能，被該物體吸收　　在日常生活中，我們可以遇到各種各樣的輻射，如丫射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波等都是電磁輻射。電磁波都是以光速在真空傳播，這是電磁波輻射的共性，熱輻射也不例外

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