Эффективность солнечных батарей зависит от заманивания в ловушку и абсорбирующего света и может быть увеличена при помощи заднего отражателя: зеркало позади материала солнечной батареи, который отражает свет, который не был поглощен и приводит его обратно в солнечную батарею. Идеальное зеркало отражает легкий инцидент от любого угла, известного как всенаправленный коэффициент отражения, и для всех частот (или цвета) света. Такой всенаправленный коэффициент отражения для диэлектрических структур связан с трехмерными фотонными кристаллическими наноструктурами, которые выдерживают так называемую полную фотонную ширину запрещенной зоны. Однако исследователи всегда думали, что у таких структур будет узкий частотный диапазон операции, и их всенаправленное поведение никогда не демонстрировалось до настоящего времени.
Междисциплинарная команда физиков и математиков из Университета Твенте теперь выполнила передовые вычисления на очень перспективном материале, развитом в Сложной Фотонной группе Систем. «Мы изучили так называемую обратную поленицу фотонные кристаллы», говорит студент доктора философии Девэшиш. «Эти кристаллы состоят из регулярно заказываемого множества пор, которые сверлят в двух перпендикулярных направлениях в вафле диэлектрика, таких как кремний. Кристаллическая структура вдохновлена алмазными драгоценными камнями».Исследователи изучили отражательную способность кубических подобных алмазу обратных кристаллов поленицы числовыми вычислениями и интерпретировали недавние эксперименты.
Они использовали метод конечных элементов, чтобы изучить эти кристаллы, окруженные свободным пространством. «Мы нашли, что даже очень тонкие обратные поленицы сильно отражают много цветов света всенаправленным образом», говорит Девэшиш. «В обратных поленицах поглощение света незначительно. Это делает их великим кандидатом как задний отражатель в солнечных батареях. Мы также ожидаем, что эти подобные алмазу фотонные кристаллы могут принудить к лазерам на чипе, плащам-невидимкам и устройствам ограничивать свет в чрезвычайно маленьких объемах».Команда
Исследование было выполнено Девэшишем М.Ск., доктор Шакиб Хасан, профессор доктор Яап ван дер Фегт и профессор доктор Виллем Вос от Сложных Фотонных Систем (ПОЛИЦЕЙСКИЕ) Стул, СТОЛОВАЯ ГОРА + Институт Нанотехнологий, Университет Твенте, Нидерланды и Математики Вычислительной Науки (MACS), СТОЛОВАЯ ГОРА + Институт Нанотехнологий, Университет Твенте, Нидерланды. Научно-исследовательская работа поддержана Программой Shell-NWO/FOM «Вычислительные Науки для энергетического Исследования» (CSER).