Jako ważny sposób na poprawę efektywność konwersji fotoelektrycznej technologia wychwytywania światła odgrywa kluczową rolę w dziedzinie ogniw słonecznych i manipulacji optycznych. Technologia ta ogranicza straty odbicia, rozproszenia i transmisji światła, maksymalizuje drogę propagacji światła w materiale, a tym samym poprawia efektywność absorpcji i wykorzystania energii świetlnej.
1. Podstawową zasadą technologii wychwytywania światła jest zmniejszenie utraty światła i zwiększenie możliwości absorpcji światła w materiale. W ogniwach słonecznych zwykle osiąga się to w następujący sposób.
Obróbka tekstury powierzchni: Obróbka tekstury powierzchni baterii, np. wytrawianie struktur mikronano, może zmniejszyć odbicia światła i umożliwić dotarcie większej ilości światła do baterii.
Powłoka przeciwodblaskowa: Dodanie powłoki przeciwodblaskowej na powierzchnię akumulatora dodatkowo zmniejsza współczynnik odbicia światła i zwiększa ilość padającego światła.
Rozpraszanie światła i efekt sprzęgania: Wykorzystując efekty takie jak plazmon powierzchniowy (SP), światło jest przekształcane w kierowane fale świetlne poprzez rozpraszanie światła, zwiększając długość ścieżki fotonów w materiale, poprawiając w ten sposób współczynnik absorpcji światła.
2. Obszary zastosowań technologii wychwytywania światła
Ogniwa słoneczne: Technologia wychwytywania światła jest jedną z kluczowych technologii poprawiających wydajność ogniw słonecznych. Zmniejszając straty w zakresie odbicia i transmisji światła, ogniwa słoneczne mogą absorbować więcej energii świetlnej i przekształcać ją w energię elektryczną. Wykorzystanie efektu plazmy powierzchniowej do skonstruowania nanostruktury nanocząstek metali lub materiałów dielektrycznych na powierzchni akumulatora może znacząco zwiększyć absorpcję fotonów przez akumulator i poprawić wydajność konwersji.
Manipulacja optyczna: Technologia wychwytywania światła jest również szeroko stosowana w dziedzinie manipulacji optycznej, zwłaszcza technologia pęsety optycznej, która wykorzystuje siłę promieniowania świetlnego generowaną przez wysoce skupioną wiązkę lasera w celu uzyskania trójwymiarowego wychwytywania i manipulacji drobnymi cząsteczkami. Technologia ta ma szerokie perspektywy zastosowania w biologii, medycynie i innych dziedzinach, takich jak badanie indywidualnego zachowania makrocząsteczek biologicznych i żywych komórek.
3. Trend rozwojowy technologii wychwytywania światła
Wraz z ciągłym rozwojem nauki i technologii, technologia wychwytywania światła również stale się rozwija i udoskonala. W przyszłości technologia wychwytywania światła będzie zwracać większą uwagę na rozwój następujących aspektów.
Innowacje materiałowe: Opracuj nowe materiały pochłaniające światło, takie jak materiały dwuwymiarowe, takie jak grafen, i wykorzystaj ich unikalne właściwości fizyczne i chemiczne, aby poprawić skuteczność pochłaniania światła i wydajność konwersji fotoelektrycznej.
Optymalizacja strukturalna: Optymalizując strukturę powierzchni akumulatora, materiały powłokowe i strukturę rozpraszania światła, można jeszcze bardziej poprawić wydajność wychwytywania światła i obniżyć koszty produkcji.
Zintegrowane zastosowanie: połączenie technologii wychwytywania światła z innymi technologiami optoelektronicznymi, takimi jak technologia produkcji ogniw słonecznych, technologia fotodetektorów itp., aby utworzyć zintegrowany system optoelektroniczny w celu poprawy ogólnej wydajności i stabilności.
