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Semiconductor-based Multilayer Selective Solar Absorber for Unconcentrated Solar Thermal Energy Conversion

机译：用于非集中式太阳能热能转换的基于半导体的多层选择性太阳能吸收剂

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Solar thermal energy conversion has attracted substantial renewed interest due to its applications in industrial heating, air conditioning, and electricity generation. Achieving stagnation temperatures exceeding 200 °C, pertinent to these technologies, with unconcentrated sunlight requires spectrally selective absorbers with exceptionally low emissivity in the thermal wavelength range and high visible absorptivity for the solar spectrum. In this Communication, we report a semiconductor-based multilayer selective absorber that exploits the sharp drop in optical absorption at the bandgap energy to achieve a measured absorptance of 76% at solar wavelengths and a low emittance of approximately 5% at thermal wavelengths. In field tests, we obtain a peak temperature of 225 °C, comparable to that achieved with state-of-the-art selective surfaces. With straightforward optimization to improve solar absorption, our work shows the potential for unconcentrated solar thermal systems to reach stagnation temperatures exceeding 300 °C, thereby eliminating the need for solar concentrators for mid-temperature solar applications such as supplying process heat.
机译：太阳能热转换技术由于其在工业供热，空调和发电中的应用而引起了广泛的兴趣。要实现与这些技术有关的停滞温度超过200 C，并且不集中太阳光，需要光谱选择性吸收剂，该吸收剂必须在热波长范围内具有极低的发射率，并且在太阳光谱中具有很高的可见吸收率。在本通讯中，我们报告了一种基于半导体的多层选择性吸收器，该吸收器利用带隙能量处的光吸收急剧下降，实现了在太阳波长下测得的吸收率为76％，在热波长下达到了约5％的低发射率。在现场测试中，我们获得的峰值温度为225 C，与采用最新技术的选择性表面所能达到的峰值相当。通过直接优化以提高太阳能吸收率，我们的工作表明未集中式太阳能热系统达到超过300 temperaturesC的停滞温度的潜力，从而消除了用于中温太阳能应用（例如提供过程热）的太阳能集中器的需求。

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