摘要
太陽能電池是可再生能源領(lǐng)域的一種基礎(chǔ)技術(shù)。為了優(yōu)化效率,大多數(shù)常見的設(shè)計使用薄膜結(jié)構(gòu)和具有高吸收系數(shù)的介質(zhì)——因為正是這種吸收的光能最終會轉(zhuǎn)化為電流;阢~銦硒化鎵(CIGS)的太陽能電池,與基于其他材料的電池相比,它們可以變得更薄而不損失吸收效率,因此已經(jīng)很普遍地使用了。
建模任務(wù)
300nm~1100nm的平面波均勻光譜
系統(tǒng)來源:J. Goffard et al., "Light Trapping in Ultrathin CIGS Solar Cells with Nanostructured Back Mirrors," in IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 7, no. 5, pp. 1433-1441, Sept. 2017, doi: 10.1109/JPHOTOV.2017.2726566
探測器
功率(吸收功率將通過兩個探測器的功率讀數(shù)之差計算)
太陽能電池
*我們假設(shè)太陽能電池是由一層帶有防反射涂層的熔融石英保護的。
系統(tǒng)構(gòu)建模塊-分層的介質(zhì)組件
對于涂有涂層的反射鏡,我們使用分層介質(zhì)組件,因為它為x和y方向不變的膜層堆棧提供了一個快速和嚴格的解決方案。
系統(tǒng)構(gòu)建模塊-膜層矩陣求解器
分層介質(zhì)組件采用膜層矩陣電磁場求解器。該求解器在空間頻域(k域)中工作。它包括:
每個均質(zhì)層的特征值求解器。
一個用于所有界面上的匹配邊界條件的s矩陣。
特征值求解器計算每層均勻介質(zhì)在k域內(nèi)的電場解。s-矩陣算法通過遞歸匹配邊界條件來計算整個膜層系統(tǒng)的響應(yīng)。這是一種以其無條件數(shù)值穩(wěn)定性而聞名的方法,因為與傳統(tǒng)的傳遞矩陣不同,它避免了計算步驟中的指數(shù)增長函數(shù)。
更多信息:
層矩陣(S矩陣)
系統(tǒng)構(gòu)建模塊-已采樣的介質(zhì)
VirtualLabFusion提供一個不同材料的綜合目錄,可以用于膜層。也可以從測量數(shù)據(jù)中導(dǎo)入材料數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)構(gòu)建模塊-探測
總結(jié)——組件
對不同厚度的CIGS層的吸收情況
參考文獻:J. Goffard et al., "Light Trapping in Ultrathin CIGS Solar Cells with Nanostructured
Back Mirrors," in IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 7, no. 5, pp. 1433-1441, Sept. 2017, doi: 10.1109/JPHOTOV.2017.2726566.
CIGS層厚度變化量:100/150/200nm
吸收材料的厚度是影響電池整體效率的最重要因素之一。
拓展閱讀
分層介質(zhì)組件
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