热光转换构件的制作方法

文档序号:15626995发布日期:2018-10-09 23:13

本发明涉及将来自热源的辐射能(辐射光)转换成具有规定的波长分布的光的热光转换构件。



背景技术:

作为利用500℃以上的温度区域的废热(余热)的方法,热光伏(TPV:thermophotovoltaic)发电受到注目。就热光伏发电而言,将热能(辐射光)通过热光转换构件进行波长选择而转换成具有规定的波长分布的光,将被转换的光从热光转换构件中放射出来,再将从热光转换构件中放射出来的光通过光电转换(PV:photovoltaic)元件而转换成电。热光伏发电由于能够由热能直接获得电能,因此能量转换效率好。

对由热源产生的辐射能(辐射光)进行波长选择的热光转换构件的辐射特性与将来自热光转换构件的辐射光转换成电的光电转换元件的吸收特性的波长匹配变得重要。因此,期望开发能够选择性地放射出光电转换元件能够转换成电的波长的热光转换构件。

专利文献1中,作为热光转换构件,公开了包含至少1种半导体与至少1种金属材料的复合材料的热光转换构件。专利文献1中,作为半导体,例示出了FeSiX(X=0.5~4),作为金属材料,例示出了Ag、Mo、Cu。

专利文献2中,作为热光转换构件,公开了包含至少1种半导体与电介质的复合材料的热光转换构件。专利文献2中,作为半导体,例示出了FeS2、Mg2Si、Zn3As2、Ge,作为电介质,例示出了SiO2、Al2O3、AlN。

专利文献3中公开了一种热转换元件,其在基材的上表面、下表面层叠有红外辐射材料层和防反射层。作为这样的热交换元件的一个例子,公开了红外辐射材料层为Cr和Cr2O3的金属陶瓷膜、防反射膜为Cr2O3的例子。

专利文献4中公开了一种热光伏发电用发射体,其是在Fe、Co、Ni、不锈钢等基板上设置有β-FeSi2等防反射膜而成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2014-85099号公报

专利文献2:日本特开2014-85101号公报

专利文献3:国际公开第2012/056806号

专利文献4:日本特开2011-096770号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

专利文献1~4中公开的热光转换构件由于构成复合材料的材料彼此在达到1000℃的高温下发生反应而导致波长选择性劣化,因此存在无法得到充分的耐热性这样的问题。

本发明鉴于上述的情况,目的是提供能够获得达到1000℃的耐热性的热光转换构件。

用于解决课题的手段

本发明的发明者们为了提高热光转换构件的耐热性,对其构成进行深入研究,完成了本发明。其主旨如下所述。

(1)一种热光转换构件,其特征在于,具备:金属体、设置于所述金属体的一表面上的由电介质形成的下层、设置于所述下层的与所述金属体侧相反侧的另一表面上的复合层和设置于所述复合层的与所述下层相反侧的另一表面上的由电介质形成的上层,其中,所述复合层是在所述金属或所述半导体的氧化物中分散地设置有金属或半导体而成的层。

(2)根据上述(1)的热光转换构件,其特征在于,分散于所述复合层中的金属或半导体为选自Cr、Si、Ta及Ti中的1种,所述下层和所述上层为所述金属或所述半导体的氧化物。

(3)根据上述(1)的热光转换构件,其特征在于,分散于所述复合层中的金属或半导体为选自Cr、Si、Ta及Ti中的1种,所述下层为所述金属或所述半导体的氧化物或者SiO2,所述上层为SiO2。

(4)根据上述(1)~(3)中任一项的热光转换构件,其特征在于,所述复合层的物理膜厚为5nm到200nm,所述下层及所述上层的物理膜厚为10nm到300nm。

(5)一种热光转换构件,其特征在于,具备:金属体、设置于所述金属体的一表面上的复合层和设置于所述复合层的与所述金属体相反侧的另一表面上的由电介质形成的上层,其中,所述复合层是在所述金属或所述半导体的氧化物中分散地设置有金属或半导体而成的层。

(6)根据上述(5)的热光转换构件,其特征在于,分散于所述复合层中的金属或半导体为选自Cr、Si、Ta及Ti中的1种,所述上层为所述金属或所述半导体的氧化物。

(7)根据上述(5)的热光转换构件,其特征在于,分散于所述复合层中的金属或半导体为选自Cr、Si、Ta及Ti中的1种,所述上层为SiO2。

(8)根据上述(5)~(7)中任一项的热光转换构件,其特征在于,所述复合层的物理膜厚为5nm到200nm,所述上层的物理膜厚为10nm到300nm。

(9)一种热光转换构件,其特征在于,具备:金属体、设置于所述金属体的一表面上的由电介质形成的下层和设置于所述下层的与所述金属体侧相反侧的另一表面上的复合层,其中,所述复合层是在所述金属或所述半导体的氧化物中分散地设置有金属或半导体而成的层。

(10)根据上述(9)的热光转换构件,其特征在于,分散于所述复合层中的金属或半导体为选自Cr、Si、Ta及Ti中的1种,所述下层为所述金属或所述半导体的氧化物。

(11)根据上述(9)的热光转换构件,其特征在于,分散于所述复合层中的金属或半导体为选自Cr、Si、Ta及Ti中的1种,所述下层为SiO2。

(12)根据上述(9)~(11)中任一项的热光转换构件,其特征在于,所述复合层的物理膜厚为5nm到200nm,所述下层的物理膜厚为10nm到300nm。

(13)根据上述(1)~(12)中任一项的热光转换构件,其特征在于,所述金属体为Ti-W-Si层或W-Si/Ti-W-Si层。

(14)根据上述(1)~(13)中任一项的热光转换构件,其特征在于,具备:设置于所述金属体的与所述一表面相反侧的另一表面的基板和设置于所述基板的与所述金属体侧相反侧的表面的灰体。

(15)根据上述(14)的热光转换构件,其特征在于,所述基板由Si或石英形成。

(16)根据上述(14)的热光转换构件,其特征在于,所述基板由Si形成,在所述基板与所述金属体之间具备SiO2膜。

(17)根据上述(14)的热光转换构件,其特征在于,所述基板为金属基板。

(18)根据上述(17)所述的热光转换构件,其特征在于,所述金属基板由Fe合金或Ni合金形成。

(19)根据上述(14)~(18)中任一项的热光转换构件,其中,所述灰体具备SiC、Fe氧化物、Cr氧化物、Ni氧化物或者Fe氧化物、Cr氧化物及Ni氧化物的复合氧化物中的至少一种。

发明效果

根据本发明,能够获得具有达到1000℃的耐热性的热光转换构件。

附图说明

图1是示意地表示热光伏发电系统的构成的图。

图2是示意地表示热光伏发电系统中的来自热源的辐射能(辐射光)、来自热光转换构件的辐射光和光电转换元件的吸收波长区域的关系的图。

图3是示意地表示第1实施方式的热光转换构件的构成的纵向剖面图。

图4是示意地表示第2实施方式的热光转换构件的构成的纵向剖面图。

图5是示意地表示第3实施方式的热光转换构件的构成的纵向剖面图。

图6是表示由实施例5的热光转换构件中放射出的光的分光放射率(光谱发射率;spectral emissivity)的图。

图7是表示由实施例12的热光转换构件中放射出的光的分光放射率的图。

图8是表示由实施例19的热光转换构件中放射出的光的分光放射率的图。

图9是表示由实施例23的热光转换构件中放射出的光的分光放射率的图。

图10是表示由实施例25的热光转换构件中放射出的光的分光放射率的图。

图11是表示由实施例26的热光转换构件中放射出的光的分光放射率的图。

图12是表示由实施例29的热光转换构件中放射出的光的分光放射率的图。

图13是表示由实施例33的热光转换构件中放射出的光的分光放射率的图。

图14是表示由实施例44的热光转换构件中放射出的光的分光放射率的图。

图15是表示由实施例48的热光转换构件中放射出的光的分光放射率的图。

图16是表示由实施例49的热光转换构件中放射出的光的分光放射率的图。

图17是表示由实施例52的热光转换构件中放射出的光的分光放射率的图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

(整体构成)

首先,参照图1、图2对热光伏发电进行说明。就热光伏发电而言,将来自热源50的热能(辐射光)51通过热光转换构件10进行波长选择而转换成具有规定的波长分布的光54,将所转换的光54从热光转换构件10中放射出来,再将由热光转换构件中放射出的光54通过光电转换元件60转换成电。

来自1000℃左右的热源50的辐射热的波长范围为0.5μm~20μm,但光电转换元件60的吸收波长区域62在光电转换元件60为GaSb的情况下为0.8μm~1.8μm、在光电转换元件60为InGaAs的情况下为1.5μm~2.5μm。

如果想要由来自热源50的辐射光直接通过光电转换元件60进行发电,则在光电转换元件60为GaSb的情况下的超过1.8μm的光、在光电转换元件60为InGaAs的情况下的超过2.5μm的光不会被用于光电转换元件60的发电,而变成仅被用于对光电转换元件60进行加热。而且,温度上升了的光电转换元件60由于输出功率降低,因此用于冷却光电转换元件60的电力也变大。

因此,如图1中所示的那样,通过在热源50与光电转换元件60之间配置在与光电转换元件60的吸收波长区域62相匹配的波长范围内选择性地放射出光54(在光电转换元件60为GaSb的情况下,选择性地放射出约0.8μm~1.8μm的波长区域的光,在光电转换元件60为InGaAs的情况下,选择性地放射出约1.5μm~2.5μm的波长区域的光)的热光转换构件10,从而不会使光电转换元件60的输出功率降低,并且能够抑制光电转换元件60的冷却电力。

通过在热光转换构件10的热源50侧的面101上形成放射率(辐射率)高的层(灰体)24,从而将来自热源50的辐射光的全波长的光吸收,热光转换构件10自身被加热,就热光转换构件10的光电转换元件60侧的面102而言,在光电转换元件60为GaSb的情况下,选择性地放射出约0.8μm~1.8μm的波长区域的光,在光电转换元件60为InGaAs的情况下,选择性地放射出约1.5μm~2.5μm的波长区域的光,因此,热光转换构件10会上升至接近热源50的温度的温度,但不易被冷却,热光转换构件10中的能量损耗小。另外,通过在热光转换构件10的热源50侧的面101上形成放射率高的层(灰体)24,使得多余的热56会返回至热源50,因此也达到热源50的保温。

接下来,对热光转换构件10进行说明。

(第1实施方式)

如图3中所示的那样,本实施方式的热光转换构件10具备:基板22;设置于基板22的表面222的灰体24;设置于基板22的与表面222相反侧的表面221的金属体12;和设置于金属体12的一表面121上的层叠体30,该层叠体30由电介质形成的下层16、复合层14及由电介质形成的上层26层叠而成。

复合层14含有附加材18及母材20。附加材18分散地设置于母材20中。下层16被设置于金属体12的一表面121上。复合层14被设置于下层16的一表面161上。上层26与复合层14的表面141相接地设置。

热光转换构件10将热源所放射的热能(辐射光)进行波长选择,并选择性地放射出光电转换元件60能够转换成电的波长的光。本实施方式的热光转换构件10在光电转换元件60为GaSb的情况下,在波长为0.8以上且低于1.8μm的范围内放射率高,抑制波长为1.8μm以上的放射率,在光电转换元件60为InGaAs的情况下,在波长为1.5以上且低于2.5μm的范围内放射率高,抑制波长为2.5μm以上的放射率。所谓放射率是指辐射体的辐射强度与同该辐射体相同温度的黑体的辐射强度之比。

本实施方式的热光转换构件10通过在金属体12与复合层14之间设置有下层16及设置有上层26,从而用于波长选择的层成为下层16、复合层14、上层26,这些层的膜厚的组合多,另外,即使各个层的膜厚稍微产生变动,对波长选择性造成的影响也小,因此热光转换构件10的制造容易。

金属体12优选在波长为0.5μm以上具有高反射率和耐热性。金属体12优选即使在达到1000℃的高温下也不会与后面叙述的复合层14的母材20的优选材料即Ta2O5、TiO2、Cr2O3、SiO2发生反应。金属体12的主要成分可以由选自W、Mo、Fe、Ni及Cr中的1种金属形成。所谓主要成分是具有超过50重量%的浓度。金属体12也可以由合金形成,例如可以由Fe合金、Ni合金等形成。如果金属体12由钛钨硅化物(Ti-W-Si)或者钛钨硅化物与钨硅化物(W-Si)的层叠而形成,则能够抑制金属体12与下层16的扩散、反应,能够确保1200℃以上的耐热性,因此从耐热性的观点出发特别优选。本实施方式中的金属体12的厚度优选为100nm以上。

复合层14的附加材18由金属或半导体形成。金属或半导体优选为选自Ta、Ti、Cr及Si中的1种。附加材18优选粒径为1nm~10nm左右的粒子。复合层14优选含有30体积%~80体积%的附加材18。就复合层14而言,如果附加材18低于30体积%,则无法确保充分的折射率,因此选择波长变得困难,如果超过80体积%,则附加材18彼此容易结合而变成连续膜,在复合层14中形成金属层或半导体层,由此会产生失去波长选择性的可能性。

复合层14的母材20为构成附加材18的金属或半导体的氧化物。即在附加材18为Ta的情况下,母材20由Ta2O5形成;在附加材18为Ti的情况下,母材20由TiO2形成;在附加材18为Cr的情况下,母材20由Cr2O3形成;在附加材18为Si的情况下,母材20由SiO2形成。通过设定为附加材18与母材20的这些组合,从而在达到1000℃的高温下,母材20不会与附加材18发生反应,附加材18不会在母材20中被氧化,从而稳定地存在。

复合层14的物理膜厚优选为5nm~200nm。

下层16及上层26由即使在达到1000℃的高温下也不会与复合层14的母材20发生反应的电介质材料形成。下层16及上层26优选由上述附加材18的氧化物或SiO2构成。这里,附加材18的氧化物是形成复合层14的母材20的氧化物。即,下层16及上层26在使用SiO2以外的情况下,优选与形成母材20的氧化物相同。

SiO2作为下层16及上层26,不论是金属或半导体均可适用于所有的附加材18的情况。由于SiO2是具有1500℃以上的熔点且即使是高温的氧化气氛也不具有容易蒸发的氧化物组成的化合物的耐热性高的材料,是化学稳定的氧化物,因此不会与复合层14或金属体12发生反应而形成化合物,热光转换构件的波长选择性不会崩坏。特别是,作为与大气相接的上层26,使用SiO2是有效的。

下层16及上层26优选物理膜厚为10nm~300nm。

由于在复合层14中分散有附加材18,因此复合层14与下层16及上层26的折射率互不相同。其结果是,复合层14、下层16及上层26的层叠体30具有波长选择性。

热光转换构件10的基板22优选由Si、金属或石英形成。作为金属,例如可以使用Fe合金、Ni合金等。作为Fe合金,优选例示出SUS304,作为Ni合金,优选例示出镍铬铁耐热耐蚀合金(inconel)。在由金属形成基板22的情况下,可以将金属体12与基板22一体化,并将金属的基板22的表面作为金属体12使用。在对基板22使用Si的情况下,为了抑制与金属体12在高温下的反应,优选在Si基板表面形成有SiO2膜。SiO2膜优选为Si的热氧化膜。

热光转换构件10介由灰体24与热源连接。作为灰体24,也可以将SiC层设置于基板22的表面222。SiC层由于作为吸收率接近黑体的灰体而发挥功能,因此通过对入射的热进行有效吸收,使得热光转换构件10自身容易变成高温,在550℃以上的温度区域中,能够增多由金属体12侧放射出的辐射光的量。

基板22通过由Si、金属或石英形成,从而将来自灰体24的热高效地传递至金属体12,并且具有耐热性。基板22如果由市售的经镜面研磨的Si晶片形成,则表面的凹凸少从而平坦性优异,因此能够提高形成于基板22上的金属体12及复合层14、下层16及上层26的平坦性,其结果是,能够提高反射率、提高波长选择性。由Si形成的基板22可以是多晶、单晶中的任一种。

作为灰体24,也可以设置Fe、Cr、Ni氧化物层或它们的复合氧化物层。氧化物层的吸收率高,能够将入射至氧化物层表面的热高效地传递至基板22,其结果是,在550℃以上的温度区域中,能够增多由金属体12侧放射出的辐射光的量。

入射至热光转换构件10的热能(辐射光)的入射方向被认为有下述2种情况:从灰体24及基板22侧入射;和从上层26侧入射。就热光转换构件10而言,如果主要由工厂废热等热源所放射出的热能(辐射光)从灰体24及基板22侧入射,则经波长选择的光会从上层26放射出来。

另一方面,就热光转换构件10而言,通过从上层26侧入射光,使得光通过热光转换构件10进行波长选择,热被有效地吸收,并且不会放射出多余的光,因此不易被冷却。所吸收的热通过基板22及灰体24而被放射,能够适用于太阳能热发电。

接下来,对本实施方式的热光转换构件的制造方法进行说明。

金属体12可以通过真空蒸镀法、溅射法而适宜地形成。不管是哪一种方法,都能够薄且均匀地形成W、Mo、Fe、Ni及Cr等金属体12,进行平坦性良好的成膜。

复合层14可以通过溅射法而适宜地形成。例如通过使用在Cr2O3靶上装载有Cr基片而成的靶、在TiO2靶上装载有Ti基片而成的靶、在Ta2O5靶上装载有Ta基片而成的靶或在SiO2靶上装载有Si基片而成的靶来进行溅射,从而形成在氧化物(Cr2O3、TiO2、Ta2O5或SiO2)中分散有金属(Cr、Ti或Ta)或半导体(Si)而成的层。

下层16及上层26可以通过真空蒸镀法、溅射法、CVD法而适宜地形成。不管是哪一种方法,都能够对作为电介质的例如Ta2O5、TiO2、Cr2O3、SiO2的层以数10nm的薄度容易地对膜厚进行管理,还能够提高均匀性。进而,真空蒸镀法、溅射法对于大面积化也是有利的,生产率优异。

在复合层14、下层16及上层26的形成后,通过在Ar或N2气等不活泼气体中在600℃~1200℃进行热处理,从而能够使金属或半导体在复合层14的母材20中凝聚,形成附加材18的粒子,并且将各个层致密化。

作为灰体24使用的SiC层可以通过化学气相沉积法(CVD法:Chemical Vapor Deposition)、溅射法、碳化法等而适宜地制作。在CVD法的情况下,通过使含碳气体及含硅气体发生热分解并在基板22上发生反应,从而能够在基板22上形成SiC层。

在基板22为石英、Fe合金、Ni合金等金属的情况下,可以通过溅射法在基板22上析出SiC层。在基板22为Si的情况下,可以通过碳化法来利用烃气体使基板22的表面碳化,从而形成SiC层。

在基板22为Si、石英的情况下,可以通过溅射法来形成作为灰体24使用的氧化物层。在基板22为Fe合金、Ni合金的情况下,通过将基板22在氧化气氛中进行加热,从而能够在基板22的表面容易地形成作为灰体24使用的氧化物层,氧化物层与基板22的密合性也良好。

(第2实施方式)

参照图4对第2实施方式进行说明。在图4中,对与第1实施方式相同的构成构件标注相同的符号。第2实施方式中,如下形成层叠体30:在金属体12的一表面121上设置含有附加材18及母材20的复合层14,与复合层14的表面141相接地设置由电介质形成的上层26。即,与第1实施方式不同的点在于,在金属体12与复合层14之间没有由电介质形成的下层。在本实施方式中,也可获得与第1实施方式同样的耐热性和波长选择性。

在第2实施方式中,由于在金属体12与复合层14之间没有由电介质形成的下层,因此需要注意高温下的金属体12与复合层14之间的扩散、反应。如果复合层14的母材20设定为SiO2,则即使是1000℃,金属体12也不会与复合层14形成化合物从而导致波长选择性崩坏,因此优选。

另外,通过将金属体12制成Ti-W-Si层或W-Si/Ti-W-Si层,从而不管复合层14的主要成分如何,都能够抑制金属体12与复合层14的反应,因此优选。

(第3实施方式)

参照图5对第3实施方式进行说明。图5中,对与第1实施方式相同的构成构件标注相同的符号。第3实施方式中,如下形成层叠体30:在金属体12的一表面121上设置由电介质形成的下层16,与下层16的表面161相接地设置含有附加材18及母材20的复合层14。即,与第1实施方式不同的点在于,在复合层14的与下层16相反侧的表面没有由电介质形成的上层。在本实施方式中,也可获得与第1实施方式同样的耐热性和波长选择性。

在第3实施方式中,需要注意的点在于,在复合层14的一个面上没有由电介质形成的上层,而直接与大气相接。如果将复合层14的附加材18设定为Si、将母材20设定为SiO2,则即使在氧化气氛中耐热性也高,因此优选。

实施例

(试样)

按照上述制造方法的记载来制作热光转换构件,对耐热性进行了评价。通过利用溅射法并变更靶而在基板22上连续地形成金属体12、下层16、复合层14、上层26,从而制作了热光转换构件10。一部分热光转换构件制成仅具备下层16、上层26中的一者的构成。

作为基板22,使用带有热氧化膜(SiO2膜厚为0.3μm)的Si晶片,在常温(没有对基板进行加热的状态)下进行了成膜。成膜是使用直径为6英寸的靶并在Ar气氛(流量为25sccm、压力为0.7Pa)中进行的。

灰体是使用SiC靶并以交流电源在800W的条件下进行成膜的(SiC膜厚为0.3μm)。

金属体12是使用W、Mo、Cr、Fe、Ni或TiW(Ti:10质量%、W:90质量%)的靶并以直流电源在500W的条件下进行成膜的。

下层16及上层26是使用Cr2O3、TiO2、SiO2或Ta2O5的靶并以交流电源在800W的条件下进行成膜的。

复合层14是使用在Cr2O3靶上装载有Cr基片而成的靶、在TiO2靶上装载有Ti基片而成的靶、在SiO2靶上装载有Si基片而成的靶或在Ta2O5靶上装载有Ta基片而成的靶并且在与下层16及上层26相同的条件下进行成膜的。成膜后在N2气气氛中以1000℃、1小时进行了加热。复合层14中所含的附加材的体积分率通过变更装载于靶上的基片的尺寸、片数而进行了控制。实际的体积分率通过XPS(X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy))进行了确认。

另外,就各层的膜厚而言,预先用触针式台阶计测定所成膜的膜厚,求出成膜速度,按照达到规定的膜厚的方式控制了溅射时间。

还进行了使用SUS304、Ni基合金(镍铬铁耐热耐蚀合金、Ni:76质量%、Cr:15.5质量%、Fe:8.0质量%)作为基板22的实验。这种情况下,将基板22的经镜面研磨的表面作为金属体12,没有另外通过溅射法来形成金属体12。

还进行了使用Si晶片作为基板22的实验。形成了Ti-W层或W/Ti-W叠层作为金属体12,并形成了上述的下层16、复合层14及上层26。如果在成膜后在N2气气氛中以1000℃、1小时进行加热,则Ti-W层或W/Ti-W层与Si反应而发生硅化物化,变成Ti-W-Si层或W-Si/Ti-W-Si层。作为靶,也可以使用Ti-W-Si(例如Ti:7重量%、W:65重量%、Si:28重量%)或W-Si(例如W:77重量%、Si:23重量%),在Si晶片或其他的基板上直接进行溅射成膜。

试样是与适用热光转换构件10的光电转换元件相匹配地制作的。即,实施例1~39是匹配于GaSb而制作的,实施例40~57是匹配于InGaAs而制作的。将试样的构成示于表1~表3中。

(评价方法)

常温放射率设定为下述值:在近红外-红外分光器内测定垂直入射(入射角度为10°)时的正常反射率(也称为单向反射率、规则反射比)R(%)并通过100(%)-R(%)所求出的值。

就高温放射率而言,将来自加热至1000℃的黑体炉的辐射光和来自被试样加热炉加热的试样的辐射光经由导光器后用分光器进行分光并进行测定。最初通过来自加热至1000℃的黑体炉的辐射光进行了分光器的修正。接着,测定来自加热至相同温度的试样的辐射光,求出了高温放射率。需要说明的是,被加热的试样的真温度是将表面涂布有黑体喷雾(Japan Sensor Corporation制、JSC-3号、放射率为0.94)的基板以试样加热炉进行加热并测定该基板的辐射光而确定的。此外,真温度在任一实验中都为1000±10℃的范围内。

各试样的评价是与在光电转换元件为GaSb的情况下所需要的特性和在光电转换元件为InGaAs的情况下所需要的特性相匹配地进行的。

在光电转换元件为GaSb的情况下,热光转换构件优选在光吸收率高的0.8μm~1.8μm时放射率高,且在这以上的长波长侧放射率低。将优选高放射率的0.8μm~1.8μm的波长范围内的平均放射率为90%以上的情况设定为A;将低于90%且为80%以上的情况设定为B;如果进行改善则具有使用的可能性,因此将低于80%且为70%以上的情况设定为C。另外,将优选低放射率的3.5μm~10μm的波长范围内的平均放射率为10%以下设定为A;将超过10%且为20%以下设定为B,如果进行改善则具有使用的可能性,因此将超过20%且为30%以下的情况设定为C。将其结果示于表1及表2中。将由实施例5、12、19、23、25、26、29、33的热光转换构件中放射出的光的分光放射率分别示于图6~图13中。

在光电转换元件为InGaAs的情况下,热光转换构件优选在光吸收率高的1.5μm~2.5μm时放射率高,且在这以上的长波长侧放射率低。将优选高放射率的1.5μm~2.5μm的波长范围内的平均放射率为90%以上的情况设定为A;将低于90%且为80%以上的情况设定为B;如果进行改善则具有使用的可能性,因此将低于80%且为70%以上的情况设定为C。另外,将优选低放射率的4μm~10μm的波长范围内的平均放射率为10%以下设定为A;将超过10%且为20%以下设定为B;如果进行改善则具有使用的可能性,因此将超过20%且为30%以下的情况设定为C。将其结果示于表3中。将由实施例44、48、49、52的热光转换构件中放射出的光的分光放射率分别示于图14~17中。

由表1~表3确认到:实施例1~57的热光转换构件在常温下具有优异的波长选择性,即使在高温下波长选择性的劣化也会得到抑制,具有达到1000℃的耐热性。此外,在使用石英作为基板的情况下,与带有热氧化膜的Si晶片是实质上相同的构成。

[表1]

[表2]

[表3]

符号的说明

10 热光转换构件

12 金属体

14 复合层

16 下层

18 附加材

20 母材

26 上层

30 层叠体

再多了解一些
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