Solar light trapping in slanted conical-pore photonic crystals
Notice bibliographique
Résumé
We show that with only one micron, equivalent bulk thickness, of crystalline silicon, sculpted into the form of a slanted conical-pore photonic crystal and placed on a silver back-reflector, it is possible to attain a maximum achievable photocurrent density (MAPD) of 35.5mA/cm2 from impinging sunlight [1]. This corresponds to absorbing roughly 85% of sunlight in the wavelength range 300-1100nm and exceeds the Lambertian limit suggested by previous “statistical ray trapping” arguments. When the silicon volume is reduced to an equivalent thickness of only 380nm, the MAPD remains as high as 32mA/cm2. This suggests the possibility of very high efficiency, ultra-thin-film silicon solar cells. Our one-micron structure consists of a photonic crystal square lattice constant of 850nm and slightly overlapping inverted cones with upper (base) radius of 500nm and 1600nm cone depth. When the solar cell is packaged with silica (each pore filled with SiO<sub>2</sub> and modulation on the top is added), the MAPD in the wavelength range of 400-1100nm becomes 32.6mA/cm<sup>2</sup> still higher than the Lambertian 4n<sup>2</sup> benchmark of 31.2mA/cm<sup>2</sup>. Thinner structures are considered by keeping the lattice constant and cone radius fixed but by decreasing the cone depth. The MAPD dependence on the overall depth of nanopores indicates that using roughly half the amount of silicon leads to only about 5% drop in the MAPD. In the near infrared regime light is absorbed within slow group velocity modes, that propagate nearly parallel to the interface and exhibit localized high intensity vortex-like flow in the Poynting vector-field.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 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 ».