Análisis numérico y optimización paramétrica de una metasuperficie simétrica en forma de T con ancho de banda amplio para aplicación de absorbedor solar basado en material de grafeno
Autores: Alsharari, Meshari; Armghan, Ammar; Aliqab, Khaled
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis numérico y optimización paramétrica de una metasuperficie simétrica en forma de T con ancho de banda amplio para aplicación de absorbedor solar basado en material de grafeno
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Energía solar
Absorbedor
Eficiencia
Material de grafeno
Método de optimización
Diseño
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La energía solar es una fuente esencial de energía renovable entre todas las demás fuentes de energía renovable. Es posible mejorar la eficiencia del absorbedor de energía solar aumentando la capacidad de absorción del absorbedor de energía solar, lo que puede ayudar en la construcción de mejores dispositivos de energía renovable basados en energía solar. La necesidad de cubrir todo el espectro solar nos llevó a diseñar este absorbedor solar de metasuperficie en forma de T que se basa en material de grafeno. El absorbedor en forma de T proporciona un 90, 88 y 57% de absorción en las regiones visible, infrarroja y UV, respectivamente. Esta estructura simétrica también es periódica con respecto al eje x y al eje y. Este absorbedor solar demuestra una mejor eficiencia en comparación con muchos otros absorbedores solares existentes. El absorbedor solar también se compara con otros dos diseños cuadrados-1 y cuadrados-2 para mostrar la mejora en la absorción de energía solar. El método de optimización paramétrica se aplica para optimizar el diseño. Los parámetros, como la longitud y anchura del sustrato y los grosores de la metasuperficie en forma de T y del sustrato, se varían para encontrar el diseño optimizado para la máxima absorción de energía solar. Los parámetros optimizados obtenidos de la optimización son 1000, 2500, 3000 y 3000 nm, para el grosor del resonador, el grosor del sustrato, la longitud del sustrato y la anchura del sustrato, respectivamente. También se observan los resultados del diseño para el material de grafeno y su variación potencial. El diseño también muestra una buena absorción para un amplio ángulo de incidencia de aproximadamente 0 a 50 grados. La mayor eficiencia de este diseño puede aplicarse en futuros dispositivos absorbedores de energía solar.
Descripción
La energía solar es una fuente esencial de energía renovable entre todas las demás fuentes de energía renovable. Es posible mejorar la eficiencia del absorbedor de energía solar aumentando la capacidad de absorción del absorbedor de energía solar, lo que puede ayudar en la construcción de mejores dispositivos de energía renovable basados en energía solar. La necesidad de cubrir todo el espectro solar nos llevó a diseñar este absorbedor solar de metasuperficie en forma de T que se basa en material de grafeno. El absorbedor en forma de T proporciona un 90, 88 y 57% de absorción en las regiones visible, infrarroja y UV, respectivamente. Esta estructura simétrica también es periódica con respecto al eje x y al eje y. Este absorbedor solar demuestra una mejor eficiencia en comparación con muchos otros absorbedores solares existentes. El absorbedor solar también se compara con otros dos diseños cuadrados-1 y cuadrados-2 para mostrar la mejora en la absorción de energía solar. El método de optimización paramétrica se aplica para optimizar el diseño. Los parámetros, como la longitud y anchura del sustrato y los grosores de la metasuperficie en forma de T y del sustrato, se varían para encontrar el diseño optimizado para la máxima absorción de energía solar. Los parámetros optimizados obtenidos de la optimización son 1000, 2500, 3000 y 3000 nm, para el grosor del resonador, el grosor del sustrato, la longitud del sustrato y la anchura del sustrato, respectivamente. También se observan los resultados del diseño para el material de grafeno y su variación potencial. El diseño también muestra una buena absorción para un amplio ángulo de incidencia de aproximadamente 0 a 50 grados. La mayor eficiencia de este diseño puede aplicarse en futuros dispositivos absorbedores de energía solar.