新型智能纳米结构层实现了硅太阳能板的超高效率

结果表明，ML增强的光子纳米结构具有超越经典抗反射涂层的潜力。

科学家们在精确设计表面的帮助下，已经实现了硅太阳能电池的高效率。新设计的硅太阳能电池抗反射涂层基于单层硅超表面，可抑制500至1200nm波长范围内的宽带反射，入射角可达60度。

研究人员强调，传统的少层介质抗反射涂层可能会显著提高太阳光的透射率，但只能在较窄的波长范围内。

抗反射涂层可以增加光生电流

由于硅-空气界面的反射，到达硅太阳能电池的太阳能几乎有一半损失，因此进行了最新的研究。增透膜可以抑制反射，增加光生电流。

国际光学与光子学学会的这项研究揭示了一种新型的抗反射涂层，它使用了一层超薄的多晶硅纳米结构（又称超表面）。

据报道，这种超表面在某些波长和角度上实现了最小反射，并结合了正向和逆向设计技术，并得到了人工智能（AI）的增强。

发表在Advanced Photonics Nexus上的研究表明，可见光和近红外光谱的平均反射在正常和斜入射下分别约为2%和4.4%，处于历史最低水平。

研究人员表示：“获得的结果表明，机器学习增强光子纳米结构的潜力超过了经典的抗反射涂层。”

即使阳光照射在陡峭的角度，涂层也有效

他们发现，这种涂层可以在可见光和近红外光谱（500到1200纳米）范围内工作，即使在阳光以陡峭的角度照射时也有效。它在直射角反射的光线只有2%，在斜角反射的光线约为4.4% —— 这是单层设计中前所未有的结果。

这一突破表明，智能设计的纳米结构层可以提高主流太阳能电池板的效率。根据一份新闻稿，由于它既高性能又相对简单，它可能会导致更高效的太阳能电池板，有可能加速向清洁能源的过渡。

该方法增强了元曲面的设计

研究人员还强调，除了太阳能之外，该方法还促进了科学家设计光学和光子学超表面的方法。它打开了多功能光子涂层的大门，不仅有利于太阳能，也有利于传感器和其他光学设备。

他们强调，所提出的超表面增强解决方案在玻璃和其他低折射率基板上使用ARC减少反射方面表现出了很高的功能性。

该研究表明，在适当选择几何参数的情况下，正向设计可以产生非常有前景的结果，而在使用逆向设计方法时，人们不必提前确定几何类型，也不必合理地相信解决方案会接近全局最优解。

该研究的研究人员表示：“我们已经设法获得了正向设计的交叉圆形和自由形式的逆向设计结构，这些结构具有单层结构的最佳抗反射性能。”

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！