Een nieuw ontwikkelde metasurface-gebaseerde silicium antireflecterende coating combineert rechthoekige en cilindrische meta-atom geometrieën. De metasurface bereikt slechts 5% reflectie, vergeleken met ongeveer 50% reflectie met een ongestructureerde silicium zonnecel. Credit: Advanced Photonics Nexus (2025). Doi: 10.1117/1.apn.4.3.036009
Het omzetten van zonlicht in elektriciteit is de taak van fotovoltaïsche zonnecellen, maar bijna de helft van het licht dat een plat siliciumoppervlak silicium zonnecel bereikt, gaat verloren door reflectie. Hoewel traditionele antireflecterende coatings helpen, werken ze alleen binnen een smal bereik van lichtfrequentie en incidentiehoeken. Een nieuwe studie kan deze limiet hebben overwonnen.
Als gemeld in Advanced Photonics Nexusonderzoekers hebben een nieuw type antireflectieve coating voorgesteld met behulp van een enkele ultrathinelaag van polykristallijne siliciumnanostructuren (aka A metasurface). Het bereiken van minimale reflectie over bepaalde golflengten en hoeken, werd naar verluidt de metasurface ontwikkeld door voorwaartse en omgekeerde ontwerptechnieken te combineren, verbeterd door kunstmatige intelligentie (AI).
Het resultaat is een coating die de reflectie van zonlicht sterk vermindert over een breed scala aan golflengten en hoeken, waardoor een nieuwe benchmark wordt ingesteld voor prestaties met minimale materiaalcomplexiteit.
De coating werkt over het zichtbare en bijna-infraroodspectrum (500 tot 1200 nanometers) en is effectief, zelfs wanneer het zonlicht op steile hoeken toeslaat. Het weerspiegelt slechts 2% van het binnenkomende licht onder directe hoeken en ongeveer 4,4% onder schuine hoeken-niet-voorgelegde resultaten voor een ontwerp met één laag.
Deze doorbraak laat zien dat een intelligent ontworpen nanostructurele laag de efficiëntie van reguliere zonnepanelen kan vergroten. Omdat het zowel goed presterend als relatief eenvoudig is, kan het leiden tot efficiëntere zonnepanelen, waardoor de overgang naar schone energie mogelijk wordt versneld.
Naast zonne -energie, bevordert de aanpak ook hoe wetenschappers metasurfaces ontwerpen voor optica en fotonica. Het opent de deur naar multifunctionele fotonische coatings die niet alleen kunnen profiteren van zonne -energie, maar ook sensoren en andere optische apparaten.
Meer informatie:
Anton Ovarenko et al, voorwaartse en inverse ontwerp van metasurface-gebaseerde breedband antireflectieve coating voor metasurface voor silicium zonnecellen, Advanced Photonics Nexus (2025). Doi: 10.1117/1.apn.4.3.036009
Verstrekt door Spie
