سطح انتقائي

في جامعات الطاقة الشمسية الحرارية ، يُعد السطح الانتقائي أو الممتص الانتقائي وسيلةً لزيادة درجة حرارة التشغيل و/أو الكفاءة. وتُعرَّف الانتقائية بأنها نسبة امتصاص الإشعاع الشمسي ( α _sol ) إلى انبعاث الإشعاع الحراري بالأشعة تحت الحمراء (ε _therm ).

تستفيد الأسطح الانتقائية من اختلاف أطوال موجات الإشعاع الشمسي الساقط والإشعاع المنبعث من السطح الممتص: ^{[ 1 ]}

• يغطي الإشعاع الشمسي تقريبًا الأطوال الموجية من 350  نانومتر إلى 4000  نانومتر؛ الأشعة فوق البنفسجية أ ، المرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة  ( الأشعة تحت الحمراء القريبة ، أو الأشعة تحت الحمراء أ بالإضافة إلى الأشعة تحت الحمراء ب ).
• تغطي الأشعة تحت الحمراء الحرارية ، الصادرة من مواد ذات درجات حرارة تتراوح تقريبًا بين -40 و 100  درجة مئوية، أطوال موجية تتراوح تقريبًا بين 4000  نانومتر و 40000  نانومتر =  4  ميكرومتر إلى 40  ميكرومتر؛ ويُطلق على نطاق الأشعة تحت الحمراء الحرارية أو يغطيه ما يلي: MIR أو LWIR أو IR-C .

عادةً ما يُستخدم مزيج من المواد. كان أحد أوائل الأسطح الانتقائية التي دُرست عبارة عن ترادفي من أشباه الموصلات والمعادن ^{[ 2 ]} - وهو ببساطة نحاس مغطى بطبقة من أكسيد النحاس الأسود . يُعد السيليكون على المعدن مثالًا آخر. ^{[ 2 ]} وهناك تصميم مختلف يستخدم مركبات السيراميك والمعادن ( السيرميت ) على ركائز معدنية. ^{[ 2 ] [ 3 ]} يُعد الكروم الأسود ("الكروم الأسود") والألومنيوم المؤكسد المطلي بالنيكل سطحًا انتقائيًا آخر يتميز بمتانته العالية ومقاومته الكبيرة للرطوبة أو الأجواء المؤكسدة ودرجات الحرارة القصوى ، مع قدرته على الاحتفاظ بخصائصه الانتقائية، ولكنه باهظ الثمن. أحد التصاميم الأكثر شيوعًا - وهو ماص شمسي متعدد الطبقات واسع النطاق - يتكون من ركيزة معدنية مغطاة بطبقات متعددة من المعادن والمواد العازلة. على الرغم من أن هذه الطبقات تتطلب الترسيب الفراغي، إلا أنها تُستخدم على نطاق واسع نظرًا لملاءمتها للأنابيب المفرغة. ^{[ 4 ] [ 2 ] [ 5 ]}

على الرغم من أن الطلاء الأسود العادي يتمتع بقدرة عالية على امتصاص الطاقة الشمسية، إلا أنه يتمتع أيضًا بقدرة عالية على الانبعاث الحراري، وبالتالي فهو ليس سطحًا انتقائيًا.

قد تتراوح القيم النموذجية للأسطح الانتقائية بين 0.90 امتصاص شمسي و0.10 انبعاث حراري، ولكنها قد تتراوح من 0.8/0.3 للدهانات على المعادن إلى 0.96/0.05 للأسطح التجارية. وقد تم الحصول على انبعاث حراري منخفض يصل إلى 0.02 في المختبرات. ^{[ 2 ]}

تُستخدم الأسطح الانتقائية في تطبيقات أخرى غير جامعات الطاقة الشمسية الحرارية، مثل الأسطح ذات الانبعاثية المنخفضة المستخدمة في زجاج النوافذ ، والتي تعكس الإشعاع الحراري ولها عوامل نفاذية عالية (كونها شفافة ) لأشعة الشمس المرئية .

• الزجاج العازل
• طباخ شمسي
• الطاقة الشمسية
• جدار ترومب

• سطح انتقائي لتحويل الطاقة الشمسية الحرارية بكفاءة
• جدول الامتصاص والانبعاثية لمواد مختلفة