CIGS太陽電池の吸収｜VirtualLab技術情報

太陽電池は再生可能エネルギー分野の基盤となる技術です。吸収された光エネルギーは最終的に電流に変換されるため、効率を最適化するために、一般的な設計では薄膜構造と吸収係数の高い媒質が使用されます。銅インジウムガリウムセレン(CIGS)を用いた太陽電池は、他の材料を用いたものと比較して、吸収効率を損なわずに薄型化できるため、かなり一般的になってきました。

モデリングタスク

光学系の参照先：J. Goffardet 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.

光学系の構築-Stratified Media Component

コーティングされたミラーには、x, y 不変の層スタックに対して高速かつ厳密な解を与えるStratified Media Component を採用しました。

光学系の構築-Layer Matrix Solver

Stratified Media Component は、LayerMatrix 電磁場ソルバーを使用します。このソルバーは空間周波数領域（波数空間）で機能します。以下によって構成されます。

1. 各均一層の固有モードソルバー
2. 全ての境界面で境界条件を整合させるためのS行列
   
   

固有モードソルバーは、各層の均質媒質に対して波数空間における電磁場解を計算します。S行列アルゴリズムは、境界条件を再帰的な方法で整合させることにより、全層システムの応答を計算します。これは、従来の転送行列とは異なり、計算ステップで指数関数的に増大する関数を回避するので、その無条件数値安定性でよくく知られる手法です。

詳細は下記をご参照ください。
LayerMatrix[S-Matrix]

光学系の構築-Sampled Media

VirtualLab Fusionでは、特にコーティングに利用できるさまざまな材料の総合カタログを提供しています。しかし、測定値から材料データをインポートすることも可能です。

光学系の構築–検出

まとめ–構成要素..

CIGS層のそれぞれの厚みに対する吸収

参考文献：J. Goffardetal., "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.

吸収材の厚みは、電池全体の効率を左右する最も大きな要因の一つです。

ドキュメント情報

タイトル	CIGS太陽電池の吸収
ドキュメント番号	MISC.0096
ソフトウェアバージョン	1.0
使用エディション	VirtualLab Fusion Basic
ソフトウェアバージョン	2021.1 (Build1.180)
カテゴリー	Application Use Case
参考資料	StratifiedMedia Component