基于MIM谐振结构的高吸收率太阳能吸波器
摘要
实现太阳全光谱辐射的完美吸收并尽可能少地使用光敏材料是太阳能吸波器研究的终极目标。提出了一种基于金属-电介质-金属（MIM）谐振器结构的高吸收率太阳能吸波器。该吸波器以金属钨（W）为衬底，衬底上的多层空心圆盘分别构成了金属（Ti）-相变材料（GST）-金属（Ti）或金属（Ti）-砷化镓（GaAs）-金属（Ti）的MIM谐振器结构。研究结果表明，GaAs和非晶体态GST材料在太阳能吸波器设计方面都有极高的应用价值。该结构在0.3~2.5 μm的波长范围内的平均吸收率为97.48%，太阳能光谱加权吸收效率为98.02%；该结构在0.3~4 μm的整个工作波段内的平均吸收率为96.95%，太阳能光谱加权吸收效率为97.54%。吸收率大于95%的带宽为2.37 μm，吸收率大于90%的带宽为3.57 μm。结构自身的对称性使其具备优良的偏振无关特性，有助于吸收太阳光。此外，在0.3~2.5 μm波长范围内，该结构对入射角变化表现出稳定的响应。本研究设计的太阳能吸波器具有超宽带和高吸收率的特点，其结构简单，大大降低了制造复杂度和成本。该技术在太阳能收集与转换、光伏器件以及热发射器件等领域具有潜在的应用前景。
引用本文（GB/T 7714）
肖功利 Xiao Gongli, 陈康 Chen Kang, 杨宏艳 Yang Hongyan, 等. 基于MIM谐振结构的高吸收率太阳能吸波器[J]. Acta Optica Sinica, 2024.
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