理想的太阳热吸收器需要具有高效的选择性吸收,可调的带宽,良好的导热性和稳定性,以及简单的结构来实现更有效的太阳热能转换。尽管各种太阳能吸收器已经陆续出现,但使用常规的材料和结构同时实现这些条件是具有挑战性的。在此,我们提出并制备了具有三维结构得石墨烯超材料(SGM),该材料利用了金属沟槽状结构的波长选择性、宽频带无色散性以及超薄石墨烯超材料薄膜的优异导热性。SGM吸收剂具有优异的太阳选择性和全向吸收性,波长选择性吸收的灵活可调性,出色的光热性能和高热稳定性。实现了90.1%的太阳热转换效率和96.2%的太阳气转换效率。SGM吸收器的这些优越性能表明,它在太阳能热能收集和利用的实际应用中具有巨大的潜力。
Fig. 1 SGM太阳能选择性吸收器。
Fig. 2 SGM吸收剂的光学性能和效率。
Fig. 3 SGM吸收器的全方位太阳能热能转换能力。
Fig. 4 SGM吸收剂的制备与表征。
Fig. 5 SGM吸收剂的光热应用及热稳定性。
相关研究成果于2020年由斯威本理工大学Baohua Jia课题组,发表在Nature Communications(https://doi.org/10.1038/s41467-020-15116-z)上。原文:Structured graphene metamaterial selective absorbers for high efficiency and omnidirectional solar thermal energy conversion