学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

蝴蝶鳞片高吸光率机理分析及仿生结构设计

作　者: 商春辉
导　师: 韩志武
学　校: 吉林大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 蝴蝶鳞片微观结构薄膜太阳能电池光学相互作用吸收率 FDTD Solutions
分类号: Q811.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 169次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

目前,主要采用减少电池表面光线损失的方法来提高薄膜太阳能电池的吸收率,将电池表面绒面化形成良好的绒面结构,可以有效地加强陷光效果,使更多的光线进入电池内部,从而提高电池的吸收率。本文将蝴蝶鳞片作为仿生研究对象,初步设计高吸光率结构,期望在不久的将来应用到薄膜太阳能电池上,提高太阳能的吸收率。蝴蝶翅膀的微观结构使其接受外来光线以后发生反射、折射、干涉、绕射或散射等光学作用,蝴蝶鳞片吸收太阳光中的能量,维持运动所需。本文选取三种高山耐寒性蝴蝶和两种具有典型结构色的蝴蝶种类作为研究对象,得出鳞片的反射光谱曲线,选出反射率最低,也就是相对吸收率最高的蝴蝶种类。对其鳞片的形态、分布规律和单个鳞片的微观结构进行试验观察和测量,建立鳞片的三维结构模型,利用光学原理对鳞片的微观结构与光线相互作用导致高吸收率的特性进行机理分析。并将仿生结构模型化,运用FDTD Solutions软件仿真模拟几种结构模型对光线的反射、透过效果,选择能最好的减少表面损失的结构,初步设计高吸光率的结构。

全文目录

前言  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-21
  1.1 薄膜太阳能电池的研究发展现状  11-15
    1.1.1 薄膜太阳能电池  11-14
    1.1.2 提高薄膜太阳能电池吸收率的方法  14-15
  1.2 蝴蝶鳞片微观结构及其应用  15-18
    1.2.1 蝴蝶鳞片微观结构  15-16
    1.2.2 蝴蝶鳞片微观结构应用  16-18
  1.3 本文研究意义及研究内容  18-21
    1.3.1 研究意义  18-19
    1.3.2 主要研究内容  19-21
第2章蝴蝶鳞片的吸光特性分析  21-30
  2.1 蝴蝶的选取  21-22
  2.2 蝴蝶鳞片的反射光学性能测试  22-28
    2.2.1 试验设备  22
    2.2.2 试验样本及制备  22-24
    2.2.3 试验过程  24-25
    2.2.4 试验结果与分析  25-28
  2.3 蝴蝶鳞片能量吸收分析  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章蝴蝶鳞片的微观结构分析  30-46
  3.1 蝴蝶鳞片微结构光学体视显微镜分析  30-33
    3.1.1 试验仪器  30-31
    3.1.2 试验样本  31-32
    3.1.3 试验过程  32
    3.1.4 试验结果分析  32-33
  3.2 蝴蝶鳞片微结构扫描电镜(SEM)分析  33-39
    3.2.1 试验设备  34
    3.2.2 试验样本及制作  34
    3.2.3 试验过程及结果分析  34-39
  3.3 蝴蝶鳞片微结构透射电镜(TEM)分析  39-44
    3.3.1 试验设备  39-40
    3.3.2 试验样本  40
    3.3.3 试验过程  40-41
    3.3.4 试验结果及分析  41-44
  3.4 本章小结  44-46
第4章蝴蝶鳞片三维模型建立及高吸光率机理分析  46-55
  4.1 蝴蝶鳞片三维模型的建立  46-48
  4.2 蝴蝶鳞片结构模型分析  48-49
  4.3 蝴蝶鳞片高吸光率机理分析  49-53
    4.3.1 多次反射  49-50
    4.3.2 多层薄膜干涉  50-52
    4.3.3 表面结构引起的散射和衍射  52-53
  4.4 本章小结  53-55
第5章高吸光率仿生结构设计及FDTD solutions软件仿真模拟  55-67
  5.1 高吸光率仿生结构设计原理与方法  55-56
  5.2 仿生结构模型化  56-58
  5.3 FDTD Solutions软件仿真模拟  58-66
    5.3.1 FDTD Solutions软件  58-59
    5.3.2 FDTD原理  59-61
    5.3.3 仿真模拟过程及结果分析  61-66
  5.4 本章小结  66-67
第6章结论和展望  67-70
  6.1 结论  67-68
  6.2 展望  68-70
参考文献  70-75
致谢  75-76
导师简介  76

蝴蝶鳞片高吸光率机理分析及仿生结构设计

内容摘要

全文目录

相似论文