美研究人员开发光版“介电体天线”为高效率太阳能电池服务

美国威斯康星大学麦迪逊分校(UniversityofWisconsinMadison)2015年7月13日宣布，该大学研究人员开发出了一种高功能受光/发光元件，如同拥有比实际元件尺寸大1万倍的截面面积。该大学表示，该元件可作为带集光功能的受光发光元件使用，将为超高灵敏度受光元件(PD)、使用PD的超高灵敏度摄像元件、高效率太阳能电池，以及高效散热元件的实现开辟道路。

开发出该元件的是威斯康星大学麦迪逊分校电子及计算机工程系喻宗夫教授的研究室。

这种新型元件可以说成是“介电体天线”的光版。介电体天线能够以非常小的天线元件来收发波长远大于其元件尺寸的电磁波。新元件的具体构造与法布里-珀罗(Fabry-Perot)型激光器元件相似，用两层镜片夹着厚度为785nm的高折射率材料层。在一块镜片上配置尺寸约20nm×110nm的光源或受光器，在另一镜片上设置DBR(DistributedBraggReflector，分布式布拉格反射器)层。DBR层采用Si层与SiO2层交替配置的结构。

据介绍，新开发的元件可收发波长为受光器或光源尺寸约15倍以上的约1.5μm的红外光。另外还可收发光束宽度较大的光，如同元件尺寸达到6μm左右一样。

将该元件应用于PD时，可获得与带集光透镜的受光元件一样的效果。也就是说，能够获得区域比受光元件的实际尺寸更大的集光效果，可提高受光元件的灵敏度。另外，将该元件应用于太阳能电池时，无需使用大型透镜即可获得像集光式太阳能电池那样的效果。

研究小组目前还在考虑对该元件实施反向应用，作为红外线放射器、也就是放射冷却用元件使用。