飞秒激光处理金属的光谱吸收控制及其在太阳能热装置中的应用

摘要： 直接飞秒（fs）激光加工是一种无需掩模的制造技术，能有效调控材料的光学、电学、力学及摩擦学特性，具有广泛的应用潜力。然而，由于难以精确控制表面特性，飞秒激光处理表面在实际器件中的应用仍面临挑战。先前关于飞秒激光加工表面形貌控制的研究多聚焦于提升周期性微结构的均匀性。本研究基于等离子体杂化模型，通过调控表面纳米结构形貌实现对光谱吸收的更精准控制。我们实验验证了对多种金属（铜Cu、铝Al、钢及钨W）的光谱调控能力，成功制备出宽带光吸收器与选择性太阳能吸收器（SSAs）。首次证明飞秒激光加工表面可作为高温选择性太阳能吸收器使用——钨基选择性太阳能吸收器（W-SSA）作为高温太阳能接收器展现出卓越性能。当集成于太阳能热电发电（TEG）装置时，相比常规本征选择性光吸收材料钨，W-SSA使太阳能热电转换效率提升130%。