CIGS太阳能电池中的吸收

摘要

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

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

*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

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。

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。

更多信息：

层矩阵（S矩阵）

系统构建模块-已采样的介质

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。

系统构建模块-探测

总结——组件

对不同厚度的CIGS层的吸收情况

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.

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。