광트랩핑 요소 - far-field 산란

태양전지 표면 위에 올려진 금속 나노 입자는 광을 고굴절 기판으로 우선적으로 산란시킬 수 있어서 반사 손실을 줄여 광트랩핑을 향상시킨다.

더욱이 반도체로 산란된 광은 waveguide 모드와 결합하여 광흡수율을 증가시킨다.

플라즈몬 산란은 플라즈몬 공명 주파수에서 가장 효율적이고 환경 또는 입자간 간격을 제어함으로써 튜닝될 수 있다. 

나노 입자은 공명 주파수보다 훨씬 낮은 광을 흡수하기 때문에 공명 주파수 보다 크면 광은 산란된다. 

나노 입자를 광산란 목적으로 사용할 때는 큰 알베도(albedo, 산란 효율)와 저흡수 금속이 필요하다. 또한 나노 입자 크기 역시 중요하다. 입자가 클 수록 큰 산란 효과를 나타내는데 입자의 부피 v와 비례하여 입자에서 흡수가 일어나는 반면 산란은 v^2에 비례하여 일어나다. 

금속 나노 입자에 의한 반사 방지 효과는 무기물 기반 태양전지에 대해 광법위하게 연구되고 있지만 저굴절률의 유기물 기반 태양전지 표면 위에 그것을 올리면 큰 incoupling 효율을 얻지 못한다. 

그래서 그림 6 (c)와 같이 유기 태양전지에서는 금속 나노 입자를 활성층과 금속 전극 사이의 계면에 두는 것이 효과적일 수 있다. 

참고: Light trapping in thin film organic solar cells, Zheng Tang, et al. Material Today・Volume 17, Number 8・October 2014