太阳能与红外选择性吸收薄膜的性能与应用

摘要：能源问题为21世纪人们所关注的热点问题。而太阳能作为一种清洁能源收到人们关注。而红外选择性吸收薄膜则能够让人们高效地收集和使用太阳能。现已知有一种无机功能粉体Y粉料，它对于波长为8-14μm波段的红外线具有很高的吸收率，而对于其他光谱波段范围的电磁波几乎不吸收，将其均匀分散在TPX中使其成膜，能够起到优良的保温性能。本课题将通过调节薄膜的固含量，厚度，以及颗粒粒径对于薄膜光学性能的影响，并找出最佳性能。

1.引言

随着农业的高速发展，以及温室大棚种植农作物的技术的兴起，人们对于保温材料的需求也在不断增加。在一些处于海拔较高的高原地区，昼夜温差较大，这对于一些农作物的生长十分不利。在夜间，地表也在向外界辐射红外线，但是，地表向外界辐射的红外线的能量主要集中在9-11micro;m，由于大气窗口的存在，这些红外线会直接穿过大气层而进入外太空。如果能够制备一种红外选择性吸收薄膜，使其对于大气窗口范围内的红外线具有高吸收率，那么它便能够在夜间将地表辐射的红外线收集起来，并释放回地表，从而起到保温作用。

2.热辐射与红外辐射

2.1热辐射

热量的传递存在三种方式：热传导，热对流，热辐射^[1]。太阳能以光的形式传递到地球表面。太阳光的本质为电磁波^[2]，当一束光照射到物体上时，会发生反射，投射与吸收三种现象^[3]，如图1所示。根据能量守恒定律，吸收，反射与投射的能量之和为照射到物体的光所具有的能量。

图1.物体对光的辐射，吸收与投射

被物体吸收的能量与光所具有的能量之比为该物体的吸收率α，被物体反射的能量与光所具有的能量之比为该物体的反射率β，被物体吸收的能量与光所具有的能量之比为该物体的透射率τ，由能量守恒定律可知^[4]：

(1)

若物体的吸收率α=1，则称该物体为黑体，若物体的反射率β=1，则称该物体为白体，若物体的透射率τ=1，则称该物体为透明体^[5]。

由于不透明的物体透射率可近似看作是0，因此：