formalismo OPTOS
OPTOS (propiedades ópticas de láminas ópticas texturizadas) es un formalismo de simulación para determinar las propiedades ópticas de láminas con interfaces estructuradas plano-paralelo. El método es versátil ya que pueden incluirse estructuras de interfaz de diferentes regímenes ópticos, por ejemplo, óptica geométrica y ondulatoria. Es muy eficiente debido a la reutilización de las propiedades de redistribución de luz calculadas de las interfaces individuales. [1] Hasta ahora se ha utilizado principalmente para modelar propiedades ópticas de células solares y módulos solares, pero también es aplicable, por ejemplo, a LED u OLED con estructuras de extracción de luz.
El desarrollo del formalismo OPTOS comenzó en 2015 en el Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE en Freiburg, Alemania. La formulación matemática se ha descrito en detalle en varias publicaciones de acceso abierto. [2] [3] [4] Una versión básica del código que incluye documentación con referencias de funciones está disponible desde finales de 2015 en la página de inicio de Fraunhofer ISE. [5] Se pueden encontrar actualizaciones continuas y una lista de publicaciones relacionadas con OPTOS en ResearchGate. [6]
Un aspecto clave de las simulaciones OPTOS es la división del sistema modelado en regiones de interfaz y propagación. Las propiedades de redistribución de la luz se calculan con el método más apropiado para cada interfaz individualmente y en función de la dimensión de la estructura relevante. Las estructuras a gran escala se pueden modelar, por ejemplo, a través del trazado de rayos , mientras que para las interfaces con dimensiones de estructura en el rango de la longitud de onda se pueden utilizar enfoques ópticos como RCWA , FDTD o FEM .
La discretización del espacio angular completo en un número fijo de canales angulares, como segundo aspecto clave del formalismo OPTOS, permite representar la distribución de potencia angular dentro del sistema mediante un vector v que consta de una entrada para cada canal angular. El valor de la entrada es la fracción de potencia del canal del ángulo correspondiente con respecto a la potencia total incidente.
Las propiedades de redistribución de la luz de una interfaz están representadas por las denominadas matrices de reflexión y transmisión, R y T. Almacenan para cada uno de los canales angulares la información de redistribución en otros canales angulares para la luz que incide en una determinada interfaz con una determinada longitud de onda. Hay en total cuatro matrices de redistribución diferentes para cada interfaz, caracterizadas por la dirección de incidencia, así como la redistribución de reflexión o transmisión.
La propagación incoherente de la luz a través de la hoja también se puede representar mediante una matriz. Si no se produce una redistribución de la luz en el camino, la matriz de propagación D es una matriz diagonal. Las entradas individuales consisten en el factor de absorción de Lambert-Beer, incluido el coseno del ángulo polar y el coeficiente de absorción del material respectivo.
