热光伏系统中透明导电氧化物滤波器的优化分析

摘要

建立了透明导电氧化物(TCOs)滤波器的理论模型,分析了载流子浓度和迁移率对其光学性能的影响.计算了TCOs滤波器应用于以GaSb电池为转换器的热光伏(TPV)系统的最佳载流子浓度和薄膜厚度,最后讨论了石英玻璃衬底厚度的影响.得出以下结论:辐射器温度为1 400～1 600 K时,匹配Al2O3/Er3Al5O12熔融陶瓷选择性辐射器的TCOs滤波器的最优载流子浓度、薄膜厚度区间分别为(4.3～4.4)×1020 cm-3、389～399 nm,而匹配SiC灰体辐射器的则为(4.4～4.6)×1020 cm-3、382～383 nm;石英玻璃衬底的厚度对TCOs滤波器性能的影响很小,可以忽略.辐射器温度为1 500 K时,Al2O3/Er3Al5O12选择性辐射器/TCOs滤波器/GaSb电池的TPV系统输出电功率密度为0.38 W/cm2,光谱效率和TPV效率分别为56.6%和16.7%.