摘要

 

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

 

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

 

 

*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

 

 

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。

 

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。

 

 

更多信息：

層矩陣（S矩陣）

 

系統構建模塊-已采樣的介質

 

 

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。

 

系統構建模塊-探測  

 

 

總結——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。