CIGS太陽能電池中的吸收

摘要
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 太陽能電池是可再生能源領域的一種基礎技術。為了優化效率,大多數常見的設計使用薄膜結構和具有高吸收系數的介質——因為正是這種吸收的光能最終會轉化為電流。基于銅銦硒化鎵(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,因此已經很普遍地使用了。
建模任務

 300nm~1100nm的平面波均勻光譜

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 系統來源: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之差計算)

 太陽能電池

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  *我們假設太陽能電池是由一層帶有防反射涂層的熔融石英保護的。

 系統構建模塊-分層的介質組件

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  對于涂有涂層的反射鏡,我們使用分層介質組件,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。

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 系統構建模塊-膜層矩陣求解器分層介質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在k域內的電場解。s-矩陣算法通過遞歸匹配邊界條件來計算整個膜層系統的響應。這是一種以其無條件數值穩定性而聞名的方法,因為與傳統的傳遞矩陣不同,它避免了計算步驟中的指數增長函數。 

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 更多信息:層矩陣(S矩陣)

 系統構建模塊-已采樣的介質

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  VirtualLabFusion提供一個不同材料的綜合目錄,可以用于膜層。也可以從測量數據中導入材料數據。

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 系統構建模塊-探測   

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 總結——組件

 
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 對不同厚度的CIGS層的吸收情況

 

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  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

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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。 

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 拓展閱讀

分層介質組件
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