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Efficient metal concave bow tie rectifying antenna for solar energy collection

矩形天线 材料科学 能量转换效率 光学 光电子学 整改 太阳能 天线(收音机) 光伏系统 物理 电气工程 计算机科学 电信 功率(物理) 量子力学 工程类
作者
Na Li,Chi Zhao,Xiangyang Li,Pengchao Zhao,Bin Zheng,Geting Gao
出处
期刊:Optics Communications [Elsevier]
卷期号:546: 129814-129814
标识
DOI:10.1016/j.optcom.2023.129814
摘要

Theoretical photoelectric conversion efficiency is higher in energy conversion using nano-rectifying antennas compared to traditional photovoltaic cell conversion technology. This paper presents the design of a wide-band metal rectifying antenna based on a concave bow tie structure to achieve efficient and wide-band solar energy collection. Firstly, the concave bow tie nanoantenna’s structure is designed using the finite difference time domain method. The optimization of the antenna structure considers the influence of parameters such as antenna gap, concave corner radius, thickness, and substrate thickness on absorption efficiency. The resulting absorption efficiency is 94.6% within the wavelength range of 400 nm–1600 nm. Subsequently, the design, preparation, and experiment of the metal–insulator-insulator–metal (Ag-Al2O3−HfO2−Au) rectification based on Ag particle antenna are carried out, and a rectification system test platform is established. The correctness of the proposed transfer matrix method tunneling model and rectification antenna design approach in this paper is verified, yielding a photoelectric conversion efficiency of 5.14 × 10−9.
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