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热光伏(Thermophotovoltaics, TPV)系统是一种结合了太阳能热发电技术和光伏发电技术的系统，它能够更高效地利用太阳光谱中的热能和光能。对TPV系统而言关键是要提升其转换效率，本工作采用COMSOL Multiphysics 6.0波动光学模块，开展了超材料发射体的结构与材料设计，得到高度的选择性发射光谱，从而提高TPV系统效率。 纳米金属结构的超材料发射体单元结构分为三层：上层是圆柱纳米金属结构，中间是介质层材料，底层是与中间层同样大小，有一定厚度的金属基板，如图1所示。我们探究了不同材料对辐射器发射性能的影响，其中金属包括W，Ta，Mo，介电材料为SiO2、Si3N4、Si、HfO2以及BeO。 我们首先对不同材料的超材料发射体进行结构参数的优化(图2)，得到一系列不同发射率和截止波长的发射曲线。再通过定义品质因子，定量地评估其发射性能(图3)，最终筛选出不同材料组合、不同微纳结构下的最优解。结果显示，W/HfO2/W超材料发射体与 GaSb电池最为匹配，其圆柱半径为 110 nm，圆柱高度为 110 nm，在0.5-1.72μm发射在0.95以上，品质因子约为0.8。