光子晶体在荧光集光太阳能光伏器件中对波长选择反射的理论计算  

Theoretical calculation of spectrally-selective photonic crystals in luminescent solar concentrator

作　　者：徐磊[1] 张军[1] 张义[1] 张帆[1] 丁建军[1,2] 孙松[1,2] 罗震林[1] 鲍骏[1,2] 高琛[1,2] 

机构地区：[1]中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥230029 [2]中国科学技术大学材料科学与工程系,中国科学院能量转换材料重点实验室,安徽合肥230026

出　　处：《中国科学技术大学学报》2012年第11期861-865,共5页JUSTC

基　　金：中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KJCX2-YW-M11)资助

摘　　要：为了减少荧光集光太阳能光伏器件的非全反射荧光逃逸,使荧光有效传输到侧面的太阳能电池上,可以在光波导介质与空气界面铺设一层二维光子晶体,利用光子晶体的光子带隙实现荧光的全反射,有可能提高光波导对荧光的收集效率.这里用有限元分析软件Ansys计算了不同折射率、不同形状(圆柱、四棱锥、四方柱、六角柱、圆锥)正方晶格单层二维光子晶体0～45°间TE波和TM波的反射系数.结果表明,当光波导介质为玻璃(折射率1.5)、光子晶体介质为TiO2(折射率2.2)、形状为四方柱时,光子晶体在0～13°的范围内形成带隙,相应的理论收集效率从74.5%提高到77.1%.In order to reduce the escape of fluorescence and transmit fluorescence effectively to the solar cell, the bandgap of a two dimensional photonic crystal between the waveguide medium and air may be used to increase the fluorescence collection efficiency of the optical waveguide. The reflection coefficient of the TE and TM waves of square lattice photonic crystals from 0 to 45 degree were calculatea wlm 1mite element analysis software Ansys for different refractive indexes and shapes （cylinder, square pyramid, square column, hexagonal column and cone）. The results show that the bandgap is formed from 0 to 13 degree for square columns TiO2 （index 2.2） on glass waveguide （index 1.5） and the corresponding collection efficiency increases from 74. 5% to 77.1 %.

关 键 词：荧光集光太阳能光伏器件 光子晶体 ANSYS TIO2 

分 类 号：O439[机械工程—光学工程]