ارائه یک نانوساختار پلاسمونیک مبتنی بر نانوآنتن‌های تنگستن هشت پره برای بهبود طیف جذب در سیستمهای حرارتی خورشیدی

بکارگیری نانوآنتن‌های پلاسمونیک، بستری انعطاف‌پذیر برای دستکاری برهم‌کنش‌های مادهنور در مقیاس زیرطول‌موج فراهم می‌سازد و دریچه‌ای جدید برای طراحی انواع ادوات نوری با کارایی بالا باز می‌کند. در این تحقیق، یک جاذب انرژی خورشیدی پهن باند و مستقل از قطبش نور تابشی بر اساس فلز تنگستن (w) پیشنهاد کرده ایم. این نانوساختار سه لایه، متشکل از یک لایه ضخیم از تنگستن و یک لایه نازک از عایق sio2 با ضریب شکست بالا است که آرایه‌ای از نانوآنتن‌های به شکل ستاره هشت پر از جنس تنگستن بر روی آن لایه نشانی شده است. وجود چندین مد پلاسمونیک با سرعت واپاشی کوچک در ساختار پیشنهادی، باعث شده است که جذب بالاتر از 90 درصد در محدوده طول موج وسیعی از 250 تا 1940 نانومتر فراهم شود. این پهنای باند را می‌توان با تنظیم ضخامت لایه عایق و ابعاد هندسی نانوآنتن تنظیم کرد. ساختار پیشنهادی مسطح و کم حجم بوده و مشخصه نوری آن در یک محدوده زاویه‌ای وسیع بدون توجه به قطبش نور تابشی پایدار است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که فراسطح پیشنهادی، گزینه‌ای مناسب برای تبدیل انرژی خورشیدی در سیستم‌های فوتوولتائیک حرارتی باشد.

A Plasmonic Nanostructure Based on Tungsten Octagram Nanoantennas to Enhance Absorption Spectrum in Solar Thermophotovoltaic Systems

Plasmonic nanoantennas provides a flexible platform for manipulating the interactions of matter and light at the subwavelength scale, and opens up new avenues for the design of highperformance optical devices. In this paper, we propose a broadband and polarizationindependent absorber based on tungsten (W) as a refractory plasmonic metal. This threelayer nanostructure comprises of a thick tungsten film, a thin spacer of SiO2 with highk dielectric on which a periodic array of tungsten octagram nanoparticles is deposited. The presence of several plasmonic polaritons with low decay rates in the proposed nanostructure provides a wide bandwidth from 250 to 1940 nm with more than 90% absorptivity. The bandwidth can be tailored by altering the thickness of the insulation layer and geometric dimensions of the nanoantennas. The proposed structure benefits from a planar, low profile and small footprint, and its optical characteristic is stable in a wide range of incident angle regardless of the polarization of the incident light. These features make the proposed metasurface a suitable candidate for highefficiency conversion of solar energy in solar thermophotovoltaic systems.