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Gutmann, Johannes
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Photonic luminescent solar concentrators
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- Medientyp: E-Book; Hochschulschrift
- Titel: Photonic luminescent solar concentrators : how photonic crystals affect the emission and guiding of light
-
Weitere Titel:
abweichender Titel: Übers. des Hauptsacht.: Photonische Fluoreszenzkonzentratoren
Übers. des Hauptsacht.: Photonische Fluoreszenzkonzentratoren
- Beteiligte: Gutmann, Johannes [Verfasser:in]
-
Erschienen:
2014
- Erschienen in: Research in micro-optics ; 16
- Umfang: Online-Ressource
- Sprache: Englisch
- ISBN: 9783839608333
- Identifikator:
-
Schlagwörter:
Konzentrator
>
Fluoreszenz-Sonnenkollektor
>
Photonischer Kristall
>
Fluoreszenz
>
Lichtemission
>
Fotovoltaik
Sonnenenergie > Photonischer Kristall > Fotovoltaik > Lumineszenz
- Entstehung:
- Hochschulschrift: Zugl.: Freiburg i. Br., Univ., Diss., 2014
-
Anmerkungen:
Research in Micro-optics ; 16
- Beschreibung: Zusammenfassung: Die vorliegende Dissertation untersucht das Konzept photonischer Fluoreszenzkonzentratoren theoretisch wie auch experimentell. In diesen Konzentratoren wird der Fluoreszenzstoff in einen photonischen Kristall eingebettet, um die Emissionscharakteristik zu beeinflussen. Dadurch können die in herkömmlichen Fluoreszenzkonzentratoren dominierenden Verluste verringert werden, insbesondere die unvollständige Lichtleitung im Verlustkegel und Reabsorption. Durch die Kombination der Theorie von photonischen Kristallen und der quantenmechanischen Licht-Materie-Wechselwirkung wurden die grundlegenden physikalischen Effekte herausgearbeitet, die in solchen Strukturen auftreten. Erstmals wurde der Einfluss des photonischen Kristalls auf das Emissionsverhalten eines fluoreszenten Farbstoffs quantitativ modelliert und die Auswirkungen auf die Effizienz der Konzentratoren berechnet. Konkrete Betrachtungen wurden dabei für 1D-periodische Bragg-Stapel und 3D-periodische Opale angestellt. Die Berechnungen zeigen, dass in beiden Strukturen die photonische Zustandsdichte nur geringe Variationen aufweist und dadurch geringe Auswirkungen auf die spektrale Verteilung der Emission und auf die Quanteneffizienz des Emitters zu erwarten sind. Durch die anisotropen Dispersionsrelationen tritt jedoch eine signifikante Umverteilung der Emission bezüglich der Abstrahlungsrichtung auf. Dadurch können im Allgemeinen Messungen der Photolumineszenz trotzdem starke spektrale Veränderungen aufweisen, da typischerweise nur ein Teil aller emittierter Moden detektiert wird. Mit dieser Erkenntnis können bislang teilweise unverstandene Beobachtungen in der Literatur erklärt werden. Für die Anwendung des Fluoreszenzkonzentrators spielt die richtungsmäßige Umverteilung eine zentrale Rolle, da so die Effizienz der Lichtleitung erheblich gesteigert werden kann. Die theoretischen Betrachtungen zeigen, dass der Opal auf Grund einer gegenüber herkömmlichen Fluoreszenzkonzentratoren geringeren Lichtleiteffizienz für diese Anwendung wenig aussichtsreich ist. Sehr vielversprechend ist hingegen der Bragg-Stapel, für welchen eine erhebliche Verbesserung der Lichtleitung erzielt werden konnte. Dadurch reduzieren sich die Verluste im klassischen Verlustkegel um 60%. Gleichzeitig kann eine verstärkte Absorption von einfallendem Licht erzielt werden, wie Simulationen zeigen. Als Folge dieser vorteilhaften Effekte fällt die berechnete Gesamteffizienz eines beis ...
- Zugangsstatus: Freier Zugang