Эффективность солнечных элементов зависит от улавливания и поглощения света и может быть увеличена за счет использования заднего отражателя: зеркала за материалом солнечного элемента, которое отражает свет, который не был поглощен, и направляет его обратно в солнечный элемент. Идеальное зеркало отражает свет, падающий под любым углом, известный как всенаправленное отражение, и для всех частот (или цветов) света. Такое всенаправленное отражение для диэлектрических структур связано с трехмерными фотонно-кристаллическими наноструктурами, которые поддерживают так называемую полную фотонную запрещенную зону. Однако исследователи всегда думали, что такие структуры будут работать в узком частотном диапазоне, а их всенаправленное поведение до сих пор не было продемонстрировано.
Междисциплинарная группа физиков и математиков из Университета Твенте выполнила продвинутые вычисления на очень многообещающем материале, разработанном в группе «Комплексные фотонные системы». «Мы изучали так называемые обратные фотонные кристаллы поленницы», — говорит аспирант Девашиш. «Эти кристаллы состоят из регулярно упорядоченного массива пор, просверленных в двух перпендикулярных направлениях в пластине из диэлектрика, такого как кремний. Кристаллическая структура вдохновлена алмазными драгоценными камнями».
Исследователи изучили отражательную способность кубических алмазоподобных кристаллов инверсной поленницы с помощью численных расчетов и интерпретировали недавние эксперименты. Они использовали метод конечных элементов для изучения этих кристаллов, окруженных свободным пространством. «Мы обнаружили, что даже очень тонкие инвертированные поленницы сильно отражают много цветов света во всех направлениях», — говорит Девашиш. «В инвертированных поленницах поглощение света незначительно. Это делает их отличным кандидатом в качестве заднего отражателя в солнечных элементах.
Мы также ожидаем, что эти алмазоподобные фотонные кристаллы могут привести к созданию встроенных лазеров, плащей-невидимок и устройств для ограничения света. в очень малых объемах ».Команда
Исследование было проведено доктором наук Девашишем, доктором Шакибом Хасаном, профессором доктором Яапом ван дер Вегтом и профессором доктором Виллемом Восом из кафедры сложных фотонных систем (COPS), Институт нанотехнологий MESA +, Университет Твенте. , Нидерланды и математика вычислительных наук (MACS), Институт нанотехнологий MESA +, Университет Твенте, Нидерланды. Исследовательский проект поддерживается программой Shell-NWO / FOM «Вычислительные науки для исследований в области энергетики» (CSER).