CIGS太阳能电池中的吸收

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cherryjhy 发表于 2022-11-30 17:18:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
摘要

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太阳能电池是可再生能源领域的一种基础技术。为了优化效率,大多数常见的设计使用薄膜结构和具有高吸收系数的介质——因为正是这种吸收的光能最终会转化为电流。基于铜铟硒化镓(CIGS)的太阳能电池,与基于其他材料的电池相比,它们可以变得更薄而不损失吸收效率,因此已经很普遍地使用了。

建模任务

300nm~1100nm的平面波均匀光谱
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系统来源: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

探测器

功率(吸收功率将通过两个探测器的功率读数之差计算)

太阳能电池

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*我们假设太阳能电池是由一层带有防反射涂层的熔融石英保护的。

系统构建模块-分层的介质组件

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对于涂有涂层的反射镜,我们使用分层介质组件,因为它为x和y方向不变的膜层堆栈提供了一个快速和严格的解决方案。
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系统构建模块-膜层矩阵求解器
分层介质组件采用膜层矩阵电磁场求解器。该求解器在空间频域(k域)中工作。它包括:
每个均质层的特征值求解器。
一个用于所有界面上的匹配边界条件的s矩阵。

特征值求解器计算每层均匀介质在k域内的电场解。s-矩阵算法通过递归匹配边界条件来计算整个膜层系统的响应。这是一种以其无条件数值稳定性而闻名的方法,因为与传统的传递矩阵不同,它避免了计算步骤中的指数增长函数。

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更多信息:
层矩阵(S矩阵)

系统构建模块-已采样的介质

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VirtualLabFusion提供一个不同材料的综合目录,可以用于膜层。也可以从测量数据中导入材料数据。
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系统构建模块-探测  

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总结——组件

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对不同厚度的CIGS层的吸收情况

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参考文献: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层厚度变化量:100/150/200nm

吸收材料的厚度是影响电池整体效率的最重要因素之一。

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拓展阅读

分层介质组件


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