عنوان مقاله :
ارائه يك نانو ساختار پلاسمونيك مبتني بر نانو آنتن‌هاي تنگستن هشت پره براي بهبود طيف جذب در سيستم هاي حرارتي خورشيدي
عنوان به زبان ديگر :
A Plasmonic Nanostructure Based on Tungsten Octagram Nanoantennas to Enhance Absorption Spectrum in Solar Thermophotovoltaic Systems
پديد آورندگان :
ميرطاووسي، ايوب دانشگاه اصفهان - مركز آموزش عالي شهرضا - گروه مهندسي برق، اصفهان، ايران , اسكندري، محمدرضا دانشگاه اصفهان - مركز آموزش عالي شهرضا - گروه مهندسي برق، اصفهان، ايران
كليدواژه :
فراسطح پلاسمونيك , برداشت انرژي , جاذب , سيستم هاي فوتوولتائيك حرارتي , خواص نوري
چكيده فارسي :
بكارگيري نانو آنتن‌هاي پلاسمونيك، بستري انعطاف‌پذير براي دستكاري برهم‌كنش‌هاي ماده-نور در مقياس زيرطول‌موج فراهم مي‌سازد و دريچه‌اي جديد براي طراحي انواع ادوات نوري با كارايي بالا باز مي‌كند. در اين تحقيق، يك جاذب انرژي خورشيدي پهن باند و مستقل از قطبش نور تابشي بر اساس فلز تنگستن (W) پيشنهاد كرده ايم. اين نانوساختار سه لايه، متشكل از يك لايه ضخيم از تنگستن و يك لايه نازك از عايق SiO2 با ضريب شكست بالا است كه آرايه‌اي از نانوآنتن‌هاي به شكل ستاره هشت پر از جنس تنگستن بر روي آن لايه نشاني شده است. وجود چندين مد پلاسمونيك با سرعت واپاشي كوچك در ساختار پيشنهادي، باعث شده است كه جذب بالاتر از 90 درصد در محدوده طول موج وسيعي از 250 تا 1940 نانومتر فراهم شود. اين پهناي باند را مي‌توان با تنظيم ضخامت لايه عايق و ابعاد هندسي نانوآنتن تنظيم كرد. ساختار پيشنهادي مسطح و كم حجم بوده و مشخصه نوري آن در يك محدوده زاويه‌اي وسيع بدون توجه به قطبش نور تابشي پايدار است. اين ويژگي‌ها باعث مي‌شود كه فراسطح پيشنهادي، گزينه‌اي مناسب براي تبديل انرژي خورشيدي در سيستم‌هاي فوتوولتائيك حرارتي باشد.
چكيده لاتين :
Plasmonic nanoantennas provides a flexible platform for manipulating the interactions of matter and light at the subwavelength scale, and opens up new avenues for the design of high-performance optical devices. In this paper, we propose a broadband and polarization-independent absorber based on tungsten (W) as a refractory plasmonic metal. This three-layer nanostructure comprises of a thick tungsten film, a thin spacer of SiO2 with high-k dielectric on which a periodic array of tungsten octagram nanoparticles is deposited. The presence of several plasmonic polaritons with low decay rates in the proposed nanostructure provides a wide bandwidth from 250 to 1940 nm with more than 90% absorptivity. The bandwidth can be tailored by altering the thickness of the insulation layer and geometric dimensions of the nanoantennas. The proposed structure benefits from a planar, low profile and small footprint, and its optical characteristic is stable in a wide range of incident angle regardless of the polarization of the incident light. These features make the proposed metasurface a suitable candidate for high-efficiency conversion of solar energy in solar thermophotovoltaic systems.
