基于多向光栅结构的大规模宽带阳光吸收器的单步制备

《Scientific Reports》：Single-step fabrication of a large-scale broadband sunlight absorber based on multiple directional grating structures

　　

摘要

宽带光吸收剂因能高效将光转换为热能而在全球范围内备受关注。然而，大多数吸收剂仅在可见光光谱区间表现出较强的光吸收能力，而在近红外区域其性能会显著下降。本研究通过在具有亚微米级平行光栅结构的Morus alba叶片上溅射金（Au）层，制备出了一种大尺度的宽带吸收剂。研究发现，Morus alba叶片中的光栅结构由多个具有不同轴线的光栅单元组成，这使其与以往报道的光栅结构有所不同。这种厚度为10–20纳米的镀金Morus alba叶片在300–680纳米的波长范围内可吸收超过88%的入射光，并且在2500纳米波长范围内仍保持高达75%的光吸收效率。利用时域有限差分（FDTD）方法进行的数值模拟（包括吸收光谱和电场计算）表明，像Morus alba叶片上天然存在的各向异性光栅结构这样的多方向镀金光栅结构，相比传统的单轴光栅结构，能够更好地提升光吸收性能。