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Nano-fotônica para energias renováveis e direcionamento de luz

Processo: 16/05809-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de julho de 2016 - 30 de junho de 2018
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica
Pesquisador responsável:Emiliano Rezende Martins
Beneficiário:Emiliano Rezende Martins
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Células solares  Fotônica 

Resumo

A manipulação e controle da propagação de fótons é de crucial importância em dispositivos optoeletrônicos. Nano-estruturas fotônicas podem ser utilizadas para controlar e modificar feixes de luz, bem como aprisionar fótons. Este projeto de pesquisa propõe utilizar nano-estruturas fotônicas em duas frentes de pesquisa distintas, sendo a primeira o aprisionamento de fótons em células fotovoltaicas do tipo tandem e a segunda o acoplamento unidirecional de luz em guias de ondas, visando aplicações em concentradores solares. A primeira frente é dedicada ao design e caracterização numérica de estruturas fotônicas que possam aumentar a eficiência de células do tipo tandem de perovskita e sílicio. As estruturas deverão servir tanto como filtros óticos seletivos bem como aprisionadores de fótons nas camadas absorvedoras. Esta parte pesquisa faz parte de uma colaboração internacional e constitui a etapa de modelagem numérica. Na segunda frente de pesquisa serão estudadas, através de modelagem numérica, estruturas que espalham luz com alto grau de direcionalidade e assimetria. Primeiramente, serão investigadas nano-estruturas metálicas assimétricas que suportam modos plasmonicos de superfície. A excitação destes modos permite forte interação da luz com a matéria, possibilitando assim a obtenção de largas seções transversais de espalhamento. Estas estruturas poderão ser utilizadas como nano-antenas e também como funis de luz para assistir o acoplamento unidirecional em guias de ondas. Serão também estudadas redes de difração com simetria PT (Parity Time), que apresentam espectro de amplitude de Fourier assimétrico, o que resulta em difração assimétrica da luz. Estas duas últimas estruturas serão finalmente unidas no projeto de um acoplador unidirecional. (AU)

Publicações científicas (5)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
MARTINS, AUGUSTO; LI, JUNTAO; DA MOTA, ACHILES F.; PEPINO, VINICIUS M.; WANG, YIN; NETO, LUIZ G.; TEIXEIRA, FERNANDO L.; MARTINS, EMILIANO R.; BORGES, BEN-HUR V. Broadband c-Si metasurfaces with polarization control at visible wavelengths: applications to 3D stereoscopic holography. Optics Express, v. 26, n. 23, p. 30740-30752, NOV 12 2018. Citações Web of Science: 0.
MARTINS, AUGUSTO; LI, JUNTAO; DA MOTA, ACHILES F.; WANG, YIN; NETO, LUIZ G.; DO CARMO, JOAO P.; TEIXEIRA, FERNANDO L.; MARTINS, EMILIANO R.; BORGES, BEN-HUR V. Highly efficient holograms based on c-Si metasurfaces in the visible range. Optics Express, v. 26, n. 8, p. 9573-9583, APR 16 2018. Citações Web of Science: 3.
MARTINS, AUGUSTO; BORGES, BEN-HUR VIANA; LI, JUNTAO; KRAUSS, THOMAS F.; MARTINS, EMILIANO R. Photonic Intermediate Structures for Perovskite/c-Silicon Four Terminal Tandem Solar Cells. IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS, v. 7, n. 5, p. 1190-1196, SEP 2017. Citações Web of Science: 1.
LI, KEZHENG; LI, JUNTAO; REARDON, CHRISTOPHER; SCHUSTER, CHRISTIAN S.; WANG, YUE; TRIGGS, GRAHAM J.; DAMNIK, NIKLAS; MUEENCHENBERGER, JANA; WANG, XUEHUA; MARTINS, EMILIANO R.; KRAUSS, THOMAS F. High speed e-beam writing for large area photonic nanostructures - a choice of parameters. SCIENTIFIC REPORTS, v. 6, SEP 16 2016. Citações Web of Science: 7.
ABASS, AIMI; GUTSCHE, PHILIPP; MAES, BJORN; ROCKSTUHL, CARSTEN; MARTINS, EMILIANO R. Insights into directional scattering: from coupled dipoles to asymmetric dimer nanoantennas. Optics Express, v. 24, n. 17, p. 19638-19650, AUG 22 2016. Citações Web of Science: 5.

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