Là một phương tiện quan trọng để cải thiện hiệu suất chuyển đổi quang điện , công nghệ thu ánh sáng đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực pin mặt trời và thao tác quang học. Công nghệ này làm giảm sự phản xạ, tán xạ và tổn thất truyền ánh sáng, tối đa hóa đường truyền ánh sáng trong vật liệu và do đó cải thiện hiệu quả hấp thụ và sử dụng năng lượng ánh sáng.
1. Nguyên tắc cơ bản của công nghệ thu ánh sáng là giảm sự thất thoát ánh sáng và tăng cơ hội hấp thụ ánh sáng trong vật liệu. Trong pin mặt trời, điều này thường đạt được theo những cách sau.
Xử lý kết cấu bề mặt: Xử lý kết cấu trên bề mặt pin, chẳng hạn như khắc cấu trúc micro-nano, có thể làm giảm sự phản chiếu ánh sáng và cho phép nhiều ánh sáng đi vào pin hơn.
Lớp phủ chống phản chiếu: Việc thêm lớp phủ chống phản chiếu vào bề mặt của pin càng làm giảm độ phản xạ của ánh sáng và tăng lượng ánh sáng tới.
Hiệu ứng tán xạ và ghép ánh sáng: Sử dụng các hiệu ứng như plasmon bề mặt (SP), ánh sáng được chuyển đổi thành sóng ánh sáng dẫn hướng thông qua tán xạ ánh sáng, làm tăng độ dài đường đi của photon trong vật liệu, từ đó cải thiện tốc độ hấp thụ ánh sáng.
2. Lĩnh vực ứng dụng công nghệ thu ánh sáng
Pin mặt trời: Công nghệ thu ánh sáng là một trong những công nghệ then chốt nhằm nâng cao hiệu suất của pin mặt trời. Bằng cách giảm sự phản xạ và tổn thất truyền ánh sáng, pin mặt trời có thể hấp thụ nhiều năng lượng ánh sáng hơn và chuyển đổi nó thành năng lượng điện. Sử dụng hiệu ứng plasma bề mặt để xây dựng cấu trúc nano của các hạt nano kim loại hoặc vật liệu điện môi trên bề mặt pin có thể tăng cường đáng kể khả năng hấp thụ photon của pin và cải thiện hiệu suất chuyển đổi.
Thao tác quang học: Công nghệ thu ánh sáng cũng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thao tác quang học, đặc biệt là công nghệ nhíp quang học, sử dụng lực bức xạ ánh sáng được tạo ra bởi chùm tia laser tập trung cao để đạt được khả năng thu và thao tác ba chiều của các hạt nhỏ. Công nghệ này có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong sinh học, y học và các lĩnh vực khác, chẳng hạn như nghiên cứu hành vi riêng lẻ của các đại phân tử sinh học và tế bào sống.
3. Xu hướng phát triển của công nghệ thu ánh sáng
Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ, công nghệ thu ánh sáng cũng không ngừng phát triển và cải tiến. Trong tương lai, công nghệ thu ánh sáng sẽ chú ý hơn đến sự phát triển của các khía cạnh sau.
Đổi mới vật liệu: Phát triển các vật liệu hấp thụ ánh sáng mới, chẳng hạn như vật liệu hai chiều như graphene, đồng thời sử dụng các tính chất vật lý và hóa học độc đáo của chúng để cải thiện hiệu suất hấp thụ ánh sáng và hiệu suất chuyển đổi quang điện.
Tối ưu hóa cấu trúc: Bằng cách tối ưu hóa cấu trúc bề mặt của pin, vật liệu phủ và cấu trúc tán xạ ánh sáng, hiệu quả thu ánh sáng có thể được cải thiện hơn nữa và có thể giảm chi phí sản xuất.
Ứng dụng tích hợp: Kết hợp công nghệ thu ánh sáng với các công nghệ quang điện tử khác, như công nghệ sản xuất pin mặt trời, công nghệ tách sóng quang, v.v., để tạo thành một hệ thống quang điện tử tích hợp nhằm cải thiện hiệu suất và độ ổn định tổng thể.