Description du projet
De nouveaux modes électromagnétiques améliorent les performances des concentrateurs solaires luminescents
L’augmentation de la surface de captage des rayons du Soleil en vue de produire de l’électricité pourrait considérablement accroître notre capacité de production d’énergie. Les concentrateurs solaires luminescents (LSC pour «luminescent solar concentrator») sont des feuilles de verre ou de plastique transparentes dans lesquelles sont incorporés des matériaux luminescents qui absorbent la lumière et deviennent fluorescents, créant ainsi une lueur qui se propage jusqu’aux cellules solaires sur les bords des LSC. La combinaison d’un matériau collecteur peu coûteux sur une grande surface et d’une technologie de cellule solaire coûteuse sur une petite surface présente un grand potentiel, mais les pertes dans les guides d’ondes ont limité leur taille à quelques centimètres. Le projet HyMoCo, financé par le Conseil européen de la recherche, développera un nouveau guide d’ondes exploitant les modes de nœuds hybrides avec des pertes de guide d’ondes extrêmement faibles pour permettre une efficacité, une taille et un coût inégalés.
Objectif
The meaning of solar energy for future decentralized power supply will largely depend on both efficiency and cost of solar to electrical power conversion. All kinds of conversion strategies including photovoltaics, concentrated solar power, solar to fuel and others would benefit from efficiently collecting solar power on large areas. For this reason luminescent solar concentrators have been developed for over thirty years, but due to waveguide losses their maximum size is still limited to a few centimeters.
The proposed project suggests the exploitation of a new type of electromagnetic waveguide in order to realize passive planar concentrators of unsurpassed collection efficiency, size, concentration, lifetime and costs.
A dielectric TE1-mode shows a node, a position in the waveguide where no intensity is found. A thin film placed in this node remains largely “invisible” for the propagating mode. Such dielectric node modes (DNMs) have been investigated by the applicant in previous work, but only recently a silver island film (SIF) was for the first time placed in such a node. The resulting extremely low waveguide losses cannot be explained by our current understanding of waveguide modes and hint to a hybridization between the SIF-bound long-range surface plasmon polaritons (LRSPPs) and the DNMs into what we call hybrid node modes (HNMs).
The SIFs strongly interact with incident light. An appropriate nanopatterning of SIFs enables efficient excitation of low-loss HNMs modes collecting solar power over square meters and concentrating it. To achieve this goal new technological methods are used that enable patterning on the nanometer scale and low cost roll-to-roll processing at the same time. New measurement techniques and numerical simulation tools will be developed to investigate the HNMs – a novel kind of electromagnetic modes – and their exploitation in the passive solar concentrators.
Champ scientifique
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energy
- engineering and technologymaterials engineeringcoating and films
- engineering and technologynanotechnologynano-materialsbulk nanostructured materials
- natural sciencescomputer and information sciencessoftwaresoftware applicationssimulation software
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physics
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
42119 Wuppertal
Allemagne