High‐Efficiency Photothermal Water Evaporation using Broadband Solar Energy Harvesting by Ultrablack Silicon Structures

光热治疗 材料科学 光电子学 蒸发 吸收(声学) 光热效应 太阳能 能量转换效率 光学 纳米技术 复合材料 气象学 生态学 生物 物理
作者
Pengfei Cheng,Honglei Wang,Hongguang Wang,Peter A. van Aken,Dong Wang,Peter Schaaf
出处
期刊:Advanced energy and sustainability research [Wiley]
卷期号:2 (4) 被引量:32
标识
DOI:10.1002/aesr.202000083
摘要

Development of broadband absorption materials for solar energy harvesting is an important strategy to address global energy issues. Herein, it is demonstrated that an ultrablack silicon structure with abundant surface texturing can absorb about 98.7% solar light within the wavelength range of 300 to 2500 nm, i.e., a very large range and amount. Under 1 sun irradiation, the ultrablack silicon sample's surface temperature can increase from 21.2 to 51.2 °C in 15 min. During the photothermal water evaporation process, the ultrablack silicon sample's surface temperature can still reach a highest temperature of 43.2 °C. The average photothermal conversion efficiency (PTCE) can be as high as 72.96%. The excellent photothermal performance to the excellent light‐trapping ability of the pyramidal surface nanostructures during solar illumination, which leads to extremely efficient absorption of light, is attributed. In addition, the large water contact area also enables fast vapor transport. The stability of the photothermal converter is also examined, presenting excellent structure and performance stabilities over 10 cycles. This indicates that the ultrablack Si absorber can be a promising photothermal conversion material for seawater desalination, water purification, photothermal therapy, and more.

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