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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)

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Publicações científicas (7)
(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)
ARRUDA, GUILHERME S.; LI, JUNTAO; MARTINS, AUGUSTO; LI, KEZHENG; KRAUSS, THOMAS F.; MARTINS, EMILIANO R. Reducing the Surface Area of Black Silicon by Optically Equivalent Structures. IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS, v. 10, n. 1, p. 41-45, JAN 2020. Citações Web of Science: 0.
LIANG, HAOWEN; MARTINS, AUGUSTO; BORGES, BEN-HUR V.; ZHOU, JIANYING; MARTINS, EMILIANO R.; LI, JUNTAO; KRAUSS, THOMAS F. High performance metalenses: numerical aperture, aberrations, chromaticity, and trade-offs. OPTICA, v. 6, n. 12, p. 1461-1470, DEC 20 2019. Citações Web of Science: 0.
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: 1.
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: 4.
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: 6.
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