Nano-fotônica para energias renováveis e direcionamento de luz

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)