選択的表面

太陽熱集熱器では、選択表面または選択吸収体は、動作温度や効率を高める手段です。選択性は、太陽放射吸収(α _sol ) と熱赤外線放射(ε _therm )の比として定義されます。

選択的表面は、入射する太陽放射と吸収面からの放射の異なる波長を利用する：^[1]

• 太陽放射は、およそ 350 nm から 4000 nm の波長、つまりUV-A、可視光線、近赤外線 ( NIR、またはIR-AとIR-B ) をカバーします。
• 熱赤外線は、およそ -40 ～ 100 °C の範囲の温度にある物質から放射され、およそ 4000 nm ～ 40,000 nm = 4 um ～ 40 um の波長をカバーします。熱赤外線の範囲は、MIR、LWIR、またはIR-Cという名前が付けられています。

通常、複数の材料を組み合わせて使用​​します。最初に調査された選択表面の 1 つは、半導体と金属のタンデム^{[2]です。これは、}銅に黒色の酸化第二銅の層を載せただけのものです。金属上のシリコンも別の例です。^[2]別の設計では、金属基板上にセラミックと金属の複合材料 (サーメット) が使用されています。^{[2] [3]} 黒色 クロム(「ブラック クローム」) とニッケルメッキの陽極酸化アルミニウムは、非常に耐久性があり、湿度や酸化雰囲気、極端な温度に非常に耐性があり、選択特性を維持できる別の選択表面ですが、高価です。より一般的な設計の 1 つである多層ブロードバンド太陽光吸収体は、金属基板に複数の金属層と誘電体材料をコーティングしたものです。これらは真空蒸着する必要がありますが、真空管に適しているため広く採用されています。^{[4] [2] [5]}

通常の黒色塗料は太陽光吸収率が高いですが、熱放射率も高いため、選択的な表面ではありません。

選択的表面の典型的な値は、太陽光吸収率 0.90、熱放射率 0.10 ですが、金属上の塗料の場合は 0.8/0.3、商業用表面の場合は 0.96/0.05 の範囲になります。実験室では 0.02 という低い熱放射率が得られています。^[2]

選択的表面は、太陽熱集熱器以外の用途にも使用されます。たとえば、窓ガラスに使用される低放射率表面は、熱放射を反射し、可視光線に対して高い透過率（透明）を持ちます。

• 断熱ガラス
• ソーラークッカー
• 太陽光発電
• トロンベ壁

• 効率的な太陽熱変換のための選択表面
• さまざまな材料の吸収率と放射率の表