用于可见光波段的钨基超表面吸收器

利用太阳能需要光伏电池实现完美吸收，以将太阳能有效转化为有用的电能。超表面不仅可以用于高效吸收太阳能，而且能在纳米尺度的结构厚度下实现这一点——从而有效减小器件尺寸。为了实现上述特性，人们开发了超表面吸收器，以在窄带/宽带频谱上提供更好的吸收率。这些吸收器采用可变结构和可变材料制成，但简单的二维（在 z 方向不变）结构仍无法实现完美吸收。本文提出了一种基于钨纳米结构的宽带超表面吸收器的仿真实现。该设计是二维的、偏振不敏感的、宽带的，并且由于钨的高熔点（即 3422{\deg}C），预计在高温下能给出更好的响应。发现十字交叉排列对钨是最佳的，因为在可见光谱中它与自由空间阻抗匹配。通过改变十字的跨度、宽度和高度对该十字排列进一步调整，得到了 7 种不同的优化方案，其平均吸收率大于 98%。其中一种方案给出了 99.3% 的最大平均吸收率。