Revista Internacional de Avances en Tecnología
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abstracto

Aplicación de la radiación de campo cercano en el sistema de conversión de energía termofotovoltaica

yue yang Profesor Asistente, Instituto de Tecnología de Harbin, Shenzhen, China.

Se ha demostrado durante la última década que

la transferencia radiativa podría mejorar significativamente cuando la distancia entre dos objetos es más pequeña que la longitud de onda térmica característica debido al túnel de fotones o al acoplamiento de ondas evanescentes. En particular, el flujo radiativo de campo cercano podría superar con creces el límite del cuerpo negro por acoplamiento de modos de resonancia adicionales. Por otro lado, similar al panel fotovoltaico, el sistema de conversión de energía termofotovoltaica (TPV), que consiste en de dos componentes principales del emisor térmico y la celda TPV, también es un proceso directo de conversión de energía de calor a electricidad a través de la generación de pares de electrones y huecos a partir de la radiación térmica absorbida. Las ventajas de los sistemas TPV incluyen fuentes térmicas versátiles y potencial de alta eficiencia de conversión, lo que lo convierte en un componente importante de conversión de energía renovable, mientras que la potencia de salida y la eficiencia de conversión alcanzadas todavía son muy bajas actualmente.  Sin embargo, la transferencia de calor radiativo muy mejorada en el campo cercano brinda la posibilidad de mejorar la producción de energía y la eficiencia de conversión de los sistemas TPV actuales, y un El sistema TPV de campo se ha desarrollado rápidamente durante la última década.

En esta charla, primero presentaremos algunos modos de resonancia adicionales para mejorar aún más la transferencia de calor radiativo en el campo cercano, incluido el plasmón/fonón de superficie de uso común polaritón [1], modos hiperbólicos desarrollados recientemente [2], modos basados en metamateriales [2,3] y polaritón magnético [4,5], que descubrimos por primera vez recientemente. Aprovechando estos mecanismos para mejorar la transferencia de calor por radiación de campo cercano, también mejoramos la potencia de salida y la eficiencia de conversión de un sistema TPV de campo cercano mediante el diseño cuidadoso de emisores térmicos basados en metamateriales, como una estructura multicapa [6], uno basado en nanocables [7] y nano rejillas [8]. Para resumir, la combinación de las ventajas del emisor térmico basado en metamateriales y la radiación mejorada en el campo cercano sería muy beneficiosa para mejorar el rendimiento de la conversión de energía TPV, y esperamos que esta charla pueda brindar algunos consejos en esta dirección.