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Near-Field Heat Transfer Enhancement of SiC-hBN-InSb Thermophotovoltaic System by Graphene Strong Coupling Effects

Journal of Thermal Science 2024年第4期33卷 1409-1420页

作者： XU Zhiguo HU Zhifang School of Mechanical Engineering Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai200240China

Near-field thermophotovoltaic(NTPV)devices comprising a SiC-hBN-graphene emitter and a graphene-InSb cell with gratings are designed to enhance the performance of the NTPV *** electrodynamics and rigorous coupled-wave analysis are employed to calculate radiative heat transfer *** is found that the NTPV systems with two graphene ribbons perform better due to the graphene strong coupling *** effects of graphene chemical potential are *** is demonstrated that near-field radiative heat transfer of thermophotovoltaic devices is enhanced by the coupling of surface plasmon polaritons,surface phonon polaritons,hyperbolic phonon polaritons,and magnetic polaritons caused by the graphene strong coupling *** splitting frequency of different polaritons is calculated to quantify the mutual interaction of graphene strong coupling ***,the effects of cell grating filling ratio are *** excitation of magnetic polaritons is affected by the graphene ribbon and the cell filling *** investigation provides a new explanation of the enhancement mechanism of graphene-assisted thermophotovoltaic systems and a novel approach for improving the output power of the near-field thermophotovoltaic system.

关键词： near-field radiative heat transfer thermophotovoltaics strong coupling effect multiple magnetic polaritons graphene-hbn heterostructures

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