В природе нет поверхностей, оптические свойства которых были бы неселективными в очень широком диапазоне спектра. Все поверхности в той или иной степени селективны. Окраска окружа­ющих предметов — один из наиболее заметных примеров природ­ной еелективности. Поглощая часть лучей из видимого участка спектра, поверхность тел или покрывающая ее краска отражает остальную часть излучения, определяющую цвет поверхности. Во многих случаях поверхность, которая кажется нашему глазу неселективной — белой, черной пли серой,— резко изменяет свои свойства при переходе к инфракрасному или ультрафиолетовому интервалу спектра.

Как правило, селективность оптических свойств поверхности функциональна — она направлена на полезное изменение тепло­вого баланса тела или на помощь фотохимическим или биологи­ческим процессам внутри природного объекта. В природе были обнаружены случаи «автоматического» регулирования селектив­ных свойств поверхности. Так, измерения оптических свойств листьев некоторых пород деревьев в зависимости от окружающих температурных условий показали, что в холодную погоду листья начинают сильнее поглощать инфракрасное солнечное излучение, в то время как в жаркие месяцы в этой области спектра увеличи­вается отражение, позволяя уменьшить испарение влаги с поверх­ности листьев.

Бесконечное разнообразие природных и искусственных селек­тивных поверхностей (как с неизменными, так и с изменяющимися иод действием внешних условий оптическими свойствами) не по­зволило назвать эту книгу просто и лаконично: «Селективные поверхности». Подобное название обязывало бы рассмотреть хотя бы кратко столь обширный круг явлений, что это не удалось бы сделать на страницах одной книги.

Книга посвящена селективным поверхностям, используемым в одном из наиболее актуальных направлений современной тех­ники — при создании преобразователей энергии солнечного излу­чения, на которые в недалеком будущем будет возложена задача получения значительной части необходимой человечеству тепловой и электрической энергии, и является первой монографией в этой области.

Преобразователи солнечной энергии работают в условиях постоянного взаимодействия нескольких лучистых потоков: прямого и рассеянного солнечного излучения; солнечного излуче­ния, зеркально отраженного концентраторами; собственного теп­лового излучения рабочей и темновой поверхностей самих пре­образователей солнечного излучения; тепловых потоков, переизлу — чаемых поверхностями теплосброса (радиаторами) и прозрачной тепловой изоляции. Селективные поверхности с оптимальными оптическими характеристиками позволяют изменить тепловой баланс преобразователя в необходимом направлении и суще­ственно увеличить эффективность преобразования энергии сол­нечного излучения в тепловую и электрическую.

Основная цель настоящей монографии состояла в том, чтобы показать, как могут быть созданы оптические поверхности с се­лективными свойствами. Автор не ограничился обзором и анали­зом свойств разнообразных оптических поверхностей, применя­емых в солнечной энергетике. В монографии показаны пути на­правленного изменения оптических характеристик поверхностей, способы придания им селективных свойств, позволяющих макси­мально увеличить КПД и улучшить стабильность параметров разнообразных типов преобразователей солнечной энергии. Рас­смотрены все этапы создания селективных поверхностей — от теоретической оптимизации, указывающей предельные возмож­ности любого из применяемых методов, до результатов эксперимен­та и практического использования.

Теоретическая оптимизация и основные методики расчета приводятся в главе 1. В главе 2 рассмотрены оптические селектив­ные поверхности преобразователей солнечной энергии в электричес­кую, причем основное внимание уделено полупроводниковым фото­электрическим преобразователям, позволившим обеспечить многолет­нюю бесперебойную работу космических аппаратов. В главе 3 пока­заны пути получения селективных поверхностей для преобразовате­лей энергии солнечного излучения в тепловую, таких, например, как коллекторы «солнечных домов», обеспечивающие отопление и кондиционирование домов энергией Солнца. В главе 4 монографии рассмотрены оптические поверхности комбинированных преобразо­вателей энергии солнечного излучения одновременно в тепловую и электрическую. Эти преобразователи обладают наиболее высоким суммарным КПД, и перспективы их широкого приме­нения в ближайшем будущем несомненны.

Автор выражает искреннюю признательность за помощь в под­готовке книги В. II. Матвееву, И. П. Гавриловой, М. В. Татарен — ковой, Ю. Ы. Ксендзацкой и пользуется возможностью поблаго­дарить сотрудников, студентов, аспирантов, коллег за творческое участие в исследованиях и ответственного редактора — за внима­тельное и благожелательное отношение к этой монографии.