TiN 메타표면 태양광 흡수체

전 세계 에너지 수요 증가와 고갈되는 기존 에너지 자원 문제에 직면하여, 최적화된 태양광 흡수체는 발전 분야에서 큰 잠재력을 가진다. 본 연구는 넓은 입사각과 편광에 둔감한 태양광 흡수체를 제안한다. 이 흡수체는 질화티타늄(TiN)으로 구성된 원통형 구조에 사각형 구멍이 있는 형태이다. 계산 결과, 평면파에 대해 300~2500 nm 파장 범위에서 평균 92.4%의 흡수율을 보였으며, AM1.5 태양 스펙트럼에 대해서는 94.8%의 흡수율을 달성했다. 전기장 및 자기장 프로파일 분석 결과, 표면 플라즈몬 공명, 유도 모드 공명, 공동 공명의 상호작용으로 발생하는 협력적 공명 효과가 우수한 흡수 특성의 원인임을 확인했다. 흡수 성능에 큰 영향을 미치는 구조의 기하학적 매개변수를 최적화하여 최적값을 도출하였다. 이 흡수체는 넓은 입사각에서도 높은 흡수 성능을 유지하며 편광각에 둔감한 특성을 보인다. 본 연구 결과는 태양광 열 변환 분야에서 상당한 실용적 중요성을 가질 것으로 기대된다.