Photonic nanostructures for solar energy conversion
Photonic nanostructures for solar energy conversion
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用于太阳能转换的光子纳米结构
DOI：
10.1039/c6ee01182a
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发表时间：
2016-08
影响因子：
32.5
通讯作者：
Zhang Liwu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zheng Xiuzhen;Zhang Liwu
光子纳米结构在纳米尺度上操纵和限制光，为提高太阳能转换效率提供了新的机会。光学微腔通过共振再循环将光限制在小体积内。具有表面等离子体共振的等离子体金属纳米结构可以充当天线来定位光能并控制电荷载流子生成的位置。光子晶体可以增强光与半导体的相互作用。集成光子晶体和微结构材料的等离子体效应可能在控制光方面产生叠加效应。综述了利用光子纳米结构提高太阳能转换效率的一些应用和实例，展示了此类结构如何增强光吸收并改善光催化降解、太阳能水分解、光伏器件和二氧化碳光还原中光激发载流子的产生和分离。与其他已发表的评论不同，我们同时讨论了几种不同类型的光子纳米结构，以展示用于太阳能转换的光子结构的异同。此外，还讨论和探索了不同类型的光子纳米结构的组合，以开发更高效的太阳能转换系统。
Photonic nanostructures, manipulating and confining light on the nanometer scale, provide new opportunities to improve the efficiency of solar energy conversion. Optical microcavities confine light to small volumes by resonant recirculation. Plasmonic metal nanostructures with surface plasmon resonances can act as antennas to localize optical energy and control the location of charge carrier generation. Photonic crystals can enhance the interaction of light with a semiconductor. Integrated photonic crystals and the plasmonic effects of micro-structural materials may have a superposition effect in controlling light. Some applications and practical examples with respect to improving the efficiency of solar energy conversion with photonic nanostructures have been reviewed, demonstrating how such structures can enhance light absorption and improve the generation and separation of photoexcited charge carriers in photocatalytic degradation, solar water splitting, photovoltaic devices and CO2 photoreduction. Distinct from other published reviews, we simultaneously discuss several different types of photonic nanostructures in order to show the similarities and differences of photonic structures for solar energy conversion. Furthermore, the combination of different types of photonic nanostructures for developing more efficient solar energy conversion systems is discussed and explored.
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