Solar energy trapping with modulated silicon nanowire photonic crystals
Notice bibliographique
Résumé
We demonstrate the efficacy of nanostructured thin film silicon solar cells to trap and absorb approximately 75% of all sunlight incident (400 nm–1200 nm) with an equivalent bulk thickness of only 1 micron of silicon. This is achieved by sculpting the collection zone into a three-dimensional, simple-cubic-symmetry, photonic crystal consisting of modulated silicon nanowires embedded in SiO2 and sitting on a quartz substrate with no metallic mirrors. A specific modulation of the radius of nanowires provides antireflection, strong light trapping, and back-reflection mechanisms in targeted spectral regions. This modulation is linear at the top of the nano-rods leading to nanocones at the solar cell to air boundary. These silicon nanocones are very good absorbers at short wavelengths and act as broadband coupler to a light-trapping region below at longer wavelengths. In the light trapping region the modulation is periodic to form a simple cubic photonic crystal exhibiting a broad spectrum of strong parallel interface refraction resonances. Here, light incident from most angles is deflected into slow group velocity modes with energy flow nearly parallel to the interface, long dwell times, and strong light intensity enhancement (up to 150 times the incident intensity) in specific regions. Finally, a stronger and chirped modulation of the nanowire underneath provides back-reflection by means of a one-dimensional depth-dependent photonic stop-gap. The possibility of absorbing light at energies below the electronic band gap of silicon is illustrated using a graded index SixGe1−x alloy in the bottom section of each nanowire. Each nanowire is amenable to a radial P-N junction for proximal charge carrier separation and efficient collection of photo-generated current.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».