Semiconductor-based selective emitter with a sharp cutoff for thermophotovoltaic energy conversion

热光电伏打 材料科学 共发射极 热发射率 光电子学 薄脆饼 半导体 带隙 光学 能量转换效率 截止频率 兴奋剂 物理 梁(结构)
作者
Qing Ni,Rajagopalan Ramesh,Cheng-An Chen,Liping Wang
出处
期刊:Optics Letters [Optica Publishing Group]
卷期号:46 (13): 3163-3163 被引量:12
标识
DOI:10.1364/ol.428215
摘要

Semiconductor emitter can possibly achieve sharp cutoff wavelength due to its intrinsic bandgap absorption and almost zero sub-bandgap emission without doping. A germanium wafer based selective emitter with front-side antireflection and backside metal coating is studied here for thermophotovoltaic (TPV) energy conversion. Optical simulation predicts the spectral emittance above 0.9 in the wavelengths from 1 to 1.85 um and below 0.2 in the sub-bandgap range with sharp cutoff around the bandgap, indicating superior spectral selectivity behavior. This is confirmed by excellent agreement with indirectly measured spectral emittance of the fabricated Ge-based selective emitter sample. Furthermore, the TPV efficiency by paring the Ge-based selective emitter with a GaSb cell is theoretically analyzed at different temperatures. This work will facilitate the development of the semiconductor-based selective emitters for enhancing TPV performance.
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