仿蝶翅微納結(jié)構(gòu)在太陽能電池表面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.x課件

仿蝶翅微納結(jié)構(gòu)在太陽能電池表面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究由于傳統(tǒng)化石能源接近枯竭及使用它們給環(huán)境帶來的巨大污染,人類有了尋求可再生新能源的強(qiáng)大動(dòng)力。太陽能電池作為將光能轉(zhuǎn)換為電能最直接的方式,成為近年來研究的熱點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航天航空等特殊領(lǐng)域,然而較低的光電轉(zhuǎn)換效率和較短的使用壽命成為其發(fā)展的桎梏。自然界生物經(jīng)過億萬年的自然選擇和物種進(jìn)化,能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的自然環(huán)境,研究發(fā)現(xiàn),蝶翅表面鱗片結(jié)構(gòu)具有超強(qiáng)的疏水性和自清潔性。本文針對(duì)太陽能電池表面結(jié)構(gòu)性能要求,借鑒蝶翅表面三維微納結(jié)構(gòu)優(yōu)異的寬波段光吸收特性、自清潔特性,開展具有兼容性的應(yīng)用基礎(chǔ)研究,為太陽能電池覆膜設(shè)計(jì)提供科學(xué)理論支持和技術(shù)手段,推動(dòng)太陽能技術(shù)的應(yīng)用提供新方法和新技術(shù)手段。本文從實(shí)驗(yàn)研究和理論分析兩個(gè)角度,探索蝶翅鱗片自清潔特性和光吸收特性。對(duì)天堂鳳蝶、綠帶翠鳳蝶、玫瑰青鳳蝶和異形紫斑蝶四種典型蝴蝶鱗片表面微觀形態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)分析,發(fā)現(xiàn)微米級(jí)鱗片的瓦狀排列結(jié)構(gòu),納米級(jí)的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)和脊脈間的凸起、孔狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成了蝶翅鱗片多級(jí)粗糙,結(jié)合楊氏方程分析,這種多級(jí)結(jié)構(gòu)形成了蝶翅表面疏水能力,從而確保自身清潔;依據(jù)其微觀結(jié)構(gòu)建立鱗片三維結(jié)構(gòu)模型。設(shè)計(jì)光學(xué)實(shí)驗(yàn),研究蝶翅在可見光波段對(duì)光的反射性能,揭示了蝶翅表面光學(xué)性能與其結(jié)構(gòu)和微觀形態(tài)的關(guān)系。根據(jù)鱗翅微觀結(jié)構(gòu)、形態(tài)和反射性能,建立了簡(jiǎn)化平行多層膜結(jié)構(gòu)和錯(cuò)層塔狀結(jié)構(gòu)仿生模型,借助薄膜減反射理論分析,利用RSOFT軟件,對(duì)模型在可見光范圍內(nèi)進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn),模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際測(cè)試較為吻合。結(jié)果表明,薄膜折射率小于基底折射率時(shí),薄膜具有較好的透射性能,減反效果較好;改變薄膜的厚度時(shí),光譜峰值會(huì)向波長(zhǎng)較大方向偏移。上述結(jié)論揭示了蝶翅微結(jié)構(gòu)應(yīng)用于太陽能電池表面覆膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是可行的,為設(shè)計(jì)制備兼具寬波段廣角度高吸收特性、自清潔特性太陽能電池減反射薄膜提供理論支持和技術(shù)手段,為提