Metamaterial emitter for thermophotovoltaics stable up to 1400 °C

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Veröffentlicht in:	Scientific reports 9(2019, 1), Artikel-Nummer 7241, 11 Seiten
Personen und Körperschaften:	Chirumamilla, Manohar (VerfasserIn), Krishnamurthy, Gnanavel Vaidhyanathan (VerfasserIn), Knopp, Katrin (VerfasserIn), Krekeler, Tobias (VerfasserIn), Graf, Matthias (VerfasserIn), Jalas, Dirk (VerfasserIn), Ritter, Martin (VerfasserIn), Störmer, Michael (VerfasserIn), Petrov, Alexander (VerfasserIn), Eich, Manfred (VerfasserIn), Technische Universität Hamburg (Sonstige), Technische Universität Hamburg Institut für Optische und Elektronische Materialien (Sonstige), SFB 986 Maßgeschneiderte Multiskalige Materialsysteme M3 (Sonstige)
Titel:	Metamaterial emitter for thermophotovoltaics stable up to 1400 °C/ Manohar Chirumamilla, Gnanavel Vaidhyanathan Krishnamurthy, Katrin Knopp, Tobias Krekeler, Matthias Graf, Dirk Jalas, Martin Ritter, Michael Störmer, Alexander Yu Petrov & Manfred Eich
Format:	E-Book-Kapitel
Sprache:	Englisch
veröffentlicht:	10 may 2019
Gesamtaufnahme:	: Scientific reports, 9(2019, 1), Artikel-Nummer 7241, 11 Seiten , volume:9
Schlagwörter:	spectral properties self-diffusion
Quelle:	Verbunddaten SWB Lizenzfreie Online-Ressourcen

Details
Zusammenfassung:	High temperature stable selective emitters can significantly increase efficiency and radiative power in thermophotovoltaic (TPV) systems. However, optical properties of structured emitters reported so far degrade at temperatures approaching 1200 °C due to various degradation mechanisms. We have realized a 1D structured emitter based on a sputtered W-HfO 2 layered metamaterial and demonstrated desired band edge spectral properties at 1400 °C. To the best of our knowledge the temperature of 1400 °C is the highest reported for a structured emitter, so far. The spatial confinement and absence of edges stabilizes the W-HfO 2 multilayer system to temperatures unprecedented for other nanoscaled W-structures. Only when this confinement is broken W starts to show the well-known self-diffusion behavior transforming to spherical shaped W-islands. We further show that the oxidation of W by atmospheric oxygen could be prevented by reducing the vacuum pressure below 10 −5 mbar. When oxidation is mitigated we observe that the 20 nm spatially confined W films survive temperatures up to 1400 °C. The demonstrated thermal stability is limited by grain growth in HfO 2 , which leads to a rupture of the W-layers, thus, to a degradation of the multilayer system at 1450 °C.
Beschreibung:	Sonstige Körperschaft: Technische Universität Hamburg Sonstige Körperschaft: Technische Universität Hamburg, Institut für Optische und Elektronische Materialien Sonstige Körperschaft: SFB Maßgeschneiderte Multiskalige Materialsystem M3
Umfang:	llustrationen, Diagramme 11
ISSN:	2045-2322
DOI:	10.15480/882.2275