Propriétés optiques et électroniques du Silicium

et leurs applications dans le transfert radiatif

A. Chebihi1, E.M. Oualim1*, M. Harmouchi1, J.P. Vigneron2, P. Lambin2

1Université Hassan1er, Faculté des Sciences et Techniques, Laboratoire d’Optique Appliquée, B.P 461 Settat, Maroc

2Facultés Universitaires Notre Dame de la Paix, Laboratoire de Physique du Solide, 61, rue de Bruxelles B-5000 Namur, Belgique

* Corresponding author. E-mail : oualim@uh1.ac.ma

Received 20 March 2001 ; revised version accepted 05 June 2001

Abstract

The present work reports the achievement of a specific system designed to provide the passive temperature stabilization of a cavity window. The temperature control is the result of the use of an optimized association of materials and is obtained by adjusting the optical properties of the assembly. The lack of data describing the optical response of some of the needed materials in several, required, wavelengths intervals, led us to develop a simple computational scheme, which proved adequate to achieve a more complete knowledge of the dielectric response of the semiconducting layers involved. From this, absorption, reflection and transmission coefficients can be calculated and integrated. The optical properties, obtained through the adjustment of empirical pseudopotential electronic band structures, are compared to other published computation results and to experimental measurements carried out in our laboratory. These data are then exploited for the development of a passive temperature stabilization system which is expected to be important for optimizing radiative cooling or greenhouse effects

Keywords : Radiative cooling; Greenhouse; Reflectance; Optically selective Surface; Absorbance; Transmittance; Passive control; Optimization.Optimization.

Résumé

L'objectif de ce travail est le développement d'un système de contrôle passif de la température pour l’optimisation du refroidissement radiatif ou l’optimisation de l’effet de serre. Le fonctionnement de ce système résulte de l'ajustement judicieux des propriétés optiques d’une fenêtre réalisée par assemblage de plusieurs matériaux. Le manque de données optiques dans les intervalles des longueurs d’ondes nous a amené à élaborer un programme de calcul se basant sur la structure de bande électronique des matériaux et en exploitant leur pseudo potentiel empirique. Le choix d'un système simple, comme le silicium, nous a permis de développer le programme de calcul afin de déterminer les indices de réfractions et les coefficients d'extinctions qui seront exploités pour déterminer les coefficients d'absorptions, de réflexions et de transmissions. Les propriétés optiques obtenues sont comparées à quelques données prises dans la littérature et à des mesures expérimentales effectuées dans notre laboratoire.

Mots clés : Transfert radiatif; Effet de serre et de serre inverse; Surface optiquement sélective; Réflectance; Transmittance; Absorbance; Structure de bande ; Contrôle passif ; Optimisation.

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