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首页> 外文期刊>International Journal of Heat and Mass Transfer >The profile optimization of periodic nano-structures for wavelength-selective thermophotovoltaic emitters
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The profile optimization of periodic nano-structures for wavelength-selective thermophotovoltaic emitters

机译：波长选择性热光伏发射器的周期性纳米结构的轮廓优化

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This work demonstrates a systematic and efficient way of searching two-dimensional periodic nano-structures with wavelength-selective radiative properties appealing to thermophotovoltaic emitters. The orthogonal array from the Taguchi method benefits the optimization of structure depth, periods, and filling ratios among 1024 combinations. The spectral emittance from optimized structures is above 0.9 at wavelengths between 1.0 and 2.0 μm, but the emittance is below 0.2 at wavelengths between 2.0 and 4.0 μm. Furthermore, such spectral emittance characteristics can be kept for wide ranges of emission direction and either polarization. Representative emittance spectra from an example of convex rectangular structures are plotted and compared to those of concave structures in previous works. The comparison shows that radiative properties of convex structures are dominated by cavity resonances while those of concave structures are the interplay of multiple mechanisms. All numerical results are obtained from validated programs based on the rigorous coupled-wave analysis.
机译：这项工作演示了一种系统和有效的方法来搜索具有周期性波长选择性辐射特性的二维周期性纳米结构，这些结构对热光伏发射器具有吸引力。 Taguchi方法的正交阵列有利于优化1024个组合中的结构深度，周期和填充率。来自优化结构的光谱发射率在1.0和2.0μm之间的波长下大于0.9，但是在2.0和4.0μm之间的波长下发射率在0.2以下。此外，对于大范围的发射方向和任一偏振，可以保持这种光谱发射特性。绘制了一个凸矩形结构示例的代表性发射光谱，并将其与先前工作中的凹结构进行比较。比较表明，凹形结构的辐射特性主要由腔共振决定，而凹形结构的辐射特性是多种机理的相互作用。所有数值结果都是基于严格的耦合波分析从经过验证的程序中获得的。

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