Experimental demonstration of broadband solar absorption beyond the lambertian limit in certain thin silicon photonic crystals
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The tantalizing possibility of 31% solar-to-electric power conversion efficiency in thin film crystalline silicon solar cell architectures relies essentially on solar absorption well beyond the Lambertian light trapping limit (Bhattacharya and John in Nat Sci Rep 9:12482, 2019). Up to now, no solar cell architecture has exhibited above-Lambertian solar absorption, integrated over the broad solar spectrum. In this work, we experimentally demonstrate two types of photonic crystal (PhC) solar cells architectures that exceed Lambertian light absorption, integrated over the entire 300–1,200 nm wavelength band. These measurements confirm theoretically predicted wave-interference-based optical resonances associated with long lifetime, slow-light modes and parallel-to-interface refraction. These phenomena are beyond the realm of ray optics. Using two types of 10-μm thick PhC’s, first an Inverted Pyramid PhC with lattice constant a = 2,500 nm and second a Teepee PhC with a = 1,200 nm, we observe solar absorption well beyond the Lambertian limit over λ = 950–1,200 nm. Our absorption measurements correspond to the maximum-achievable-photocurrent-density (MAPD), under AM1.5G illumination at 4-degree incident angle, 41.29 and 41.52 mA/cm 2 for the Inverted Pyramid and Teepee PhC, respectively, in agreement with wave-optics, numerical simulations. Both of these values exceed the MAPD (= 39.63 mA/cm 2 ) corresponding to the Lambertian limit for a 10-μm thick silicon for solar absorption over the 300–1,200 nm band.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| 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) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».