SELEKTIVNÍ EMITOR PRO TERMOFOTOVOLTAICKÉ SYSTÉMY
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Práce je zaměřena na výzkum a vývoj vhodné metody pro vytváření selektivního emitoru pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast tak, aby byly schopné optimálně pracovat spolu s křemíkovými fotovoltaickými články v termofotovoltaickém systému. Cílem práce bylo vyvinout novou metodu vytváření velmi jemných struktur mimo běžný standard, které zvýší emisivitu základního materiálu tak, aby odpovídala potřebám selektivního emitoru pro VID a NIR oblast. Pro vytváření struktur byly voleny nám dostupné metody, z nichž jsme eliminovali všechny nevhodné a u vybrané metody jsme zavedli optimální postup a parametry pro jejich vytváření. V práci jsme se zaměřili jak na keramické tak na kovové materiály, jejichž tepelná odolnost a selektivní vlastnosti jsou klíčové pro tuto práci. Součástí vývoje struktur emitoru byly rovněž nutné předúpravy samotného substrátu, kde byl velký důraz kladen na čistotu materiálů a drsnost povrchu. Jelikož keramické materiály nemohou dosahovat drsnosti povrchu tak malou, aby bylo možné vytvářet požadované struktury, byly tyto materiály cíleně použity především pro účely kombinace základního materiálu s tenkými vrstvami dalšího vysokoteplotního materiálu. Jejich kompatibilita a vhodnost byly ověřovány z pohledu adheze a následné tepelné odolnosti. Hlavním materiálem pro tvorbu jemných struktur byl cíleně zvolen wolfram, u kterého jsem ověřovali vliv vytvořené struktury na emisivitu a rovněž tepelnou stálost při dlouhodobém vystavení vysokým teplotám. Práce tak představuje nejen novou metodu tvorby velmi jemných struktur, které se v takovéto jemnosti běžně nevytváření, ale také otevírá cestu novým možnostem kombinování více materiálů pro docílení požadované selektivity termofotovoltaického emitoru.
The work is focused on research and development of a suitable method for creating a selective emitter for the visible and near infrared region so that they are able to work optimally together with silicon photovoltaic cells in a thermophotovoltaic system. The aim of the work was to develop a new method of creating very fine structures outside the current standard, which will increase the emissivity of the base material to meet the needs of a selective emitter for the VID and NIR region. The methods available to us for the creation of structures were chosen, from which we eliminated all unsuitable ones and we introduced the optimal procedure and parameters for their creation for the selected method. In this work, we focused on both ceramic and metallic materials, whose heat resistance and selective properties are key to this work. Part of the development of the emitter structures was also the need for pretreatment of the substrate itself, where great emphasis was placed on the purity of materials and surface roughness. Since ceramic materials cannot achieve a surface roughness so low that the desired structures can be formed, these materials have been purposefully used primarily for the purpose of combining the base material with thin layers of other high temperature material. Their compatibility and suitability were verified in terms of adhesion and subsequent heat resistance. The main material for the formation of fine structures was purposefully chosen tungsten, for which we verified the influence of the formed structure on the emissivity as well as the thermal stability during long-term exposure to high temperatures. The work thus represents not only a new method of creating very fine structures, which are not normally formed in such subtlety, but also opens the way to new possibilities of combining more materials to achieve the required selectivity of the thermophotovoltaic emitter.
The work is focused on research and development of a suitable method for creating a selective emitter for the visible and near infrared region so that they are able to work optimally together with silicon photovoltaic cells in a thermophotovoltaic system. The aim of the work was to develop a new method of creating very fine structures outside the current standard, which will increase the emissivity of the base material to meet the needs of a selective emitter for the VID and NIR region. The methods available to us for the creation of structures were chosen, from which we eliminated all unsuitable ones and we introduced the optimal procedure and parameters for their creation for the selected method. In this work, we focused on both ceramic and metallic materials, whose heat resistance and selective properties are key to this work. Part of the development of the emitter structures was also the need for pretreatment of the substrate itself, where great emphasis was placed on the purity of materials and surface roughness. Since ceramic materials cannot achieve a surface roughness so low that the desired structures can be formed, these materials have been purposefully used primarily for the purpose of combining the base material with thin layers of other high temperature material. Their compatibility and suitability were verified in terms of adhesion and subsequent heat resistance. The main material for the formation of fine structures was purposefully chosen tungsten, for which we verified the influence of the formed structure on the emissivity as well as the thermal stability during long-term exposure to high temperatures. The work thus represents not only a new method of creating very fine structures, which are not normally formed in such subtlety, but also opens the way to new possibilities of combining more materials to achieve the required selectivity of the thermophotovoltaic emitter.
Description
Citation
ŠIMONOVÁ, L. SELEKTIVNÍ EMITOR PRO TERMOFOTOVOLTAICKÉ SYSTÉMY [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D. (předseda)
doc. RNDr. Petr Sládek, CSc. (člen)
prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc. (člen)
prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Dostál, CSc. (člen)
prof. RNDr. Zdeněk Chobola, CSc. (člen)
prof. Ing. Vladimír Šály, Ph.D. - oponent (člen)
Date of acceptance
2021-06-22
Defence
Doktorandka rozsáhle představila svoji práci komisi a zodpověděla na všechny otázky oponentů i členů komise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení