THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TÁCH PHỔ DỰA TRÊN PHẦN TỬ QUANG HỌC NHIỄU XẠ ĐỂ TÁCH HIỆU QUẢ BỨC XẠ MẶT TRỜI TRONG VÙNG NHÌN THẤY VÀ HỒNG NGOẠI.

Tóm tắt

Việc sử dụng hiệu quả phổ năng lượng mặt trời là một thách thức quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất của các hệ thống năng lượng tái tạo. Do bức xạ mặt trời trải rộng trên một dải bước sóng lớn từ tia cực tím đến tia hồng ngoại, các thiết bị quang điện thông thường không thể chuyển đổi toàn bộ phổ thành năng lượng hữu ích một cách hiệu quả. Trong nghiên cứu này, một hệ thống tách phổ dựa trên phần tử quang học nhiễu xạ (DOE) tích hợp với cấu trúc dẫn sáng được đề xuất để tách các thành phần ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại của bức xạ mặt trời băng rộng. DOE được thiết kế bằng cách sử dụng cấu trúc pha đa cấp tạo ra hiện tượng nhiễu xạ phụ thuộc vào bước sóng, cho phép các vùng phổ khác nhau được hướng vào các bậc nhiễu xạ khác nhau. Nguyên lý thiết kế của DOE được phân tích bằng lý thuyết nhiễu xạ, và cấu trúc quang học được tối ưu hóa để dẫn ánh sáng đã tách đến các cổng đầu ra được chỉ định. Các mô phỏng số được thực hiện trên dải bước sóng từ 380–2100 nm để đánh giá hiệu suất nhiễu xạ và hiệu suất tách phổ. Kết quả cho thấy ánh sáng nhìn thấy chủ yếu tập trung ở bậc nhiễu xạ thứ nhất, trong khi bức xạ hồng ngoại chủ yếu phân bố trong chùm tia bậc không. Bằng cách tích hợp hệ thống dẫn sáng với cấu trúc phản xạ hình tam giác, các thành phần quang phổ được tách biệt có thể được định hướng hiệu quả đến các cổng đầu ra khác nhau. Hệ thống được đề xuất thể hiện khả năng tách quang phổ hiệu quả và cung cấp một giải pháp quang học nhỏ gọn để cải thiện việc sử dụng năng lượng mặt trời trong các hệ thống năng lượng nhiệt và quang điện lai.