Mie-Resonanzen dielektrischer Nanostrukturen für Lichteinfang und spektrale Konversion in photovoltaischen Anwendungen

• Antragsteller: Dr. Alexander Sprafke
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299229277

In diesem Projekt sollen die optischen Eigenschaften hochbrechender dielektrischer Nanopartikel bezüglich ihrer Eignung für photovoltaische Anwendungen untersucht werden. Mit Größen zwischen zehn und wenigen hundert Nanometern weisen dielektrische Nanopartikel sog. Mie-Resonanzen im sichtbaren optischen Spektrum auf. Mie-Resonanzen in diesen Partikeln führen zu ausgeprägten optischen Effekten wie resonanter starker Lichtstreuung oder erhöhten elektromagnetischen Feldern in ihrer Umgebung. Damit weisen sie ähnliche Eigenschaften wie metallische Nanopartikel und die zugehörigen Partikelplasmon-Resonanzen auf. Im Gegensatz zu diesen zeichnen sich dielektrische Nanopartikel jedoch durch die Abwesenheit (oder zumindest mind. zwei Größenordnungen geringerer) parasitärer Absorption durch Ohmsche Verluste aus. Dies macht sie für Anwendungen interessant, in denen Einbußen so gering wie möglich gehalten müssen, z. B. in Solarzellen. In diesem Projekt sollen Mie-Resonanzen dielektrischer Nanopartikel für Anwendungen in der Photovoltaik erforscht werden. Zum einen handelt es sich dabei um Lichtstreuung in große Winkel für eine effiziente Lichtwegverlängerung in dünnen Solarzellen, zum anderen um die Eignung als effiziente Empfangs- oder Emissionsnanoantennen für die Frequenzkonversion. Mit den Wissenschaftlern der sowohl anwendungs- als auch grundlagenorientierten School of Photovoltaics and Renewable Energy Engineering der Universität New South Wales (UNSW) stehen dem Bewerber bei seinem Vorhaben führende Experten auf dem Gebiet der Photovoltaik zur Seite.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeber: Professor Gavin Conibeer