光子晶体在荧光集光太阳能光伏器件中对波长选择反射的理论计算

【摘要】：为了减少荧光集光太阳能光伏器件的非全反射荧光逃逸,使荧光有效传输到侧面的太阳能电池上,可以在光波导介质与空气界面铺设一层二维光子晶体,利用光子晶体的光子带隙实现荧光的全反射,有可能提高光波导对荧光的收集效率.这里用有限元分析软件Ansys计算了不同折射率、不同形状(圆柱、四棱锥、四方柱、六角柱、圆锥)正方晶格单层二维光子晶体0～45°间TE波和TM波的反射系数.结果表明,当光波导介质为玻璃(折射率1.5)、光子晶体介质为TiO2(折射率2.2)、形状为四方柱时,光子晶体在0～13°的范围内形成带隙,相应的理论收集效率从74.5%提高到77.1%. 【作者单位】： 中国科学技术大学国家同步辐射实验室;中国科学技术大学材料科学与工程系中国科学院能量转换材料重点实验室;
【关键词】： 荧光集光太阳能光伏器件 光子晶体 Ansys TiO
【基金】：中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KJCX2-YW-M11)资助
【分类号】：TK513
【正文快照】： 0引言将荧光材料掺入透明介质中制成荧光平面光波导,再将侧面大小的太阳能电池粘贴于光波导的四周,可以构成荧光集光太阳能光伏器件(luminescent solar concentrator,LSC)[1-5].它的工作原理如图1所示:荧光材料吸收阳光后在光波导内部发射荧光,由于光波导材料相对于空气总是光

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