表面微结构辐射器几何结构对发射性能的影响

徐继圆，左国平，周剑良

(南华大学 核科学技术学院，湖南 衡阳 421001)

1 引 言

放射性同位素热光伏(RTPV)系统是红外辐射器利用放射性同位素热源高温而产生的红外辐射与光伏元件作用产生电能的一套装置。在整套系统中，辐射器效果是决定整套装置性能的关键之一。如何提高辐射器产生的红外辐射与光伏元件量子曲线的匹配程度以及对应波段的发射率是辐射器性能研究的重点。传统的黑体和掺杂镱或铒的稀土辐射器的发射性能主要受热源温度及材料的影响。在相同的热源温度下，辐射器的发射性能很难再得到提高［1-2］。近年来，国内外研究机构提出了一种具有表面微结构的辐射器，并对其光谱性能做了大量的实验研究与现象分析，发现由于该型辐射器独特的表面几何结构导致其发射的红外辐射波段与多种光伏元件匹配程度较好［3-6］，且相比于稀土辐射器，对应波段的红外辐射发射率有了很大程度的提高［7］。

国内对于微腔发射性能的研究主要集中在光谱分析和算法的讨论上［8-10］，对于光线在微腔中的作用过程以及几何尺寸的影响则研究较少。本文以表面微结构单个微腔作为研究对象，着重探讨了钨材料微腔几何尺寸对辐射器产生的红外辐射波段的调控作用以及发射率的影响。最后，根据GaSb 光伏元件的量子效率曲线，初步设计了一种在GaSb 高量子效率波段具有较高发射率的表面微结构辐射器几何结构。

2 表面微结构辐射器

表面微结构辐射器是在平板表面设置若干具有周期性排列的网格或圆孔(柱)，如图1 所示。……