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基于逆设计的超表面最大限度地提高太阳光谱吸收( Metasurface Based on Inverse Design for Maximizing Solar Spectral Absorption )
Xinpeng Jiang Huan Yuan Dingbo Chen Zhaojian Zhang Junbo Yang
光的宽带吸收在太阳能的应用中起着至关重要的作用。然而，尽管LD技术已经有十多年的历史，但用传统方法设计的简单元表面却屈指可数。这项工作从理论上结合了逆设计和宽频带吸收太阳光来优化一个具有三重耦合模式共振的变地表，以最大限度地吸收太阳光谱。该变质面由双层氮化钛（TiN）圆柱光栅阵列、TiN介质层和氮化硅层组成。模拟结果表明，在250～2450nm的范围内，吸收率高达93%，几乎覆盖了整个太阳光谱。与传统的遗传算法相比，遗传算法具有计算量小、群体性能高等优点。通过模态分析，揭示了观测到的三重耦合模共振的起源。此外，Ga基变质面具有较高的太阳热效率，不仅在太阳光谱上具有93%的高吸收率，而且在红外波段具有21%的低发射率，不受偏振和入射角的限制。该设计强调了利用简单方法优化复杂耦合对最大限度地提高宽带吸收的潜在影响，为研究太阳能-热能收集和操纵开辟了一条新的途径。这项工作将逆设计与阳光的宽带吸收相结合，以优化变质面，以最大限度地吸收太阳光谱。变质面由双层氮化钛（TiN）圆柱阵列、TiN介质层和氮化硅层组成。模拟结果表明，在250～2450nm的范围内，吸收率高达93%，几乎覆盖了整个太阳光谱。
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