Surface Reconstruction of La0.5Sr0.5CoO3-δ Ceramic toward High Solar Selectivity for High-Temperature Air-Stable Solar–Thermal Conversion

材料科学 热发射率 吸收率 选择性表面 太阳能 能量转换效率 热的 陶瓷 吸收(声学) 红外线的 光电子学 光学 气象学 复合材料 物理 生态学 梁(结构) 生物 反射率
作者
Zhuolin Xie,Yalin Gao,Li Wang,Zhenggang Fang,Chunhua Lu,Zhongzi Xu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (33): 44288-44297
标识
DOI:10.1021/acsami.4c08651
摘要

As a key device for solar energy conversion, solar absorbers play a critical role in improving the operating temperature of concentrated solar power (CSP) systems. However, solar absorbers with high spectral selectivity and good thermal stability at high temperatures in air are still scarce. This study presents a novel surface reconstruction strategy to improve the spectral selectivity of La0.5Sr0.5CoO3-δ (LSC5) for enhanced CSP application. The strategy could efficiently enhance the solar absorptance due to the existence of a high-absorption thin layer composed of nanoparticles on the LSC5 surface. Meanwhile, the crystal facet with low emittance on the LSC5 surface was exposed. Thus, the LSC5 that underwent surface reconstruction achieved a higher solar absorptance (∼0.75) and lower infrared emittance (∼0.19) compared to the original LSC5 (0.63/0.21), representing an improvement of nearly 32%. Additionally, the surface reconstructed LSC5 demonstrated a lower infrared thermographic temperature and a higher solar–thermal conversion equilibrium temperature compared to those of LSC5 and SiC. Moreover, the reconstructed LSC5 could maintain stable performance up to 800 °C in air, which might simplify the complexity of the CSP systems. The surface reconstruction strategy provided a new method to optimize the spectral selectivity of high-temperature stable ceramics, contributing to advancements in solar energy conversion technologies.
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