宽波段纳米超材料太阳能吸收器的设计及其吸收特性

在纳米偶极子等效电路的基础上, 结合多层波导与谐振腔结构, 设计了一种高吸收率、宽波段的纳米超材料太阳能吸收器。该吸收器的单元结构是由双六边形超材料纳米柱与Si圆环柱组成, 其中Si圆环中镶嵌了8个微型Au纳米圆柱。采用时域有限差分方法分析了纳米超材料吸收器在宽波段、不同偏振状态的入射光以及大角度入射光下的吸收特性。数值分析表明, 该吸收器的吸收波段主要集中在400~1500 nm, 其平均吸收率可以达到94%。不同偏振状态的入射光对吸收器的吸收率影响较小, 且在±60°大入射角度时该吸收器的平均吸收率仍可达到90%。该吸收器宽波段的高吸收率是由慢波效应与局域表面等离子体共振的共同作用引起的。