O programu

Optični simulator - FEMOS 2D je orodje osnovano na metodi končnih elementov in je namenjeno študiju svetlobe znotraj optoelektronskih elementov. Še posebej je primerno za analizo tanko-plastnih sončnih celic.

Ključne lastnosti

• Polno avtomatiziran in enostaven za uporabo (predhodno znanje o modeliranju ni potrebno), samodejno izračuna valovanje za obe polarizaciji.
• Uporablja robne pogoje z nizkim odbojem.
• Več jedrni izračun za pohitritev simulacij.
• Nizka poraba spomina zaradi  lastne implementacije iterativnih metod CG in FGMRES s SSOR predpogojem.
• Možni sta Windows in Linux verziji programa.
• Vgrajeni materialni parametri, dodatni materialni parametri se lahko enostavno uvozijo.
• Zmogljiv grafični vmesnik za prikaz rezultatov in analizo osnovan na OpenGL-u.

Testna različica

Na željo!

Video demonstracija

FEMOS 2D povezava na video

Opis

Področje uporabe

FEMOS 2D se lahko uporablja za vse vrste optičnih simulacij, vendar je zasnovan na način, da je struktura programa še posebej primerna za simulacijo tankoplastnih sončni celic in za preučevanje vpliva hrapavosti površin. Valovno odvisno analiza oz. spektralna analiza je glavna prednost simulatorja, saj izračuna prepustnost, odbojnost in absorpcijo v posameznih plasteh. Iz absorpcije simulator izračuna profil generacij, ki se lahko uporabi pri električnih simulacijah sončnih celic. Program ni omejen na sončne celice, saj samodejno izračuna tudi druge fizikalne količine, kot so: električno polje, fluks, absorpcijo, ...

Model

Model je osnovan na metodi končnih elementov, ki je bolj primerna metoda napram drugim metodam, kot so FDTD. Spektralni odziv je izračunan za različne valovne dolžine z izmerjenimi materialnimi parametri. Enostavno se lahko analizirajo strukture osnovane na naprednih konceptih kot so: plazmonski efekt, fotonski kristali, ... Model je napisan v c/c++ zbrinem jeziku, preveden je z najnovejšim gcc prevajalnikom, s katerim dobimo zelo dobro odziven in hiter program. Simulator enostavno reši tudi probleme z več kot milijon prostostnih stopenj.

Reference

Objave

Izvirni znanstveni članek

• ČAMPA, Andrej, KRČ, Janez, SMOLE, Franc, TOPIČ, Marko. Potential of diffraction gratings for implementation as a metal back reflector in thin-film silicon solar cells. Thin solid films. Aug. 2008, vol. 516, no. 20
• ČAMPA, Andrej, KRČ, Janez, TOPIČ, Marko. Two-dimensional optical model for simulating periodic optical structures in thin-film solar cells = Dvo-dimenzionalni optični model za simulacijo periodičnih optičnih struktur v tankoplastnih sončnih celicah. Inf. MIDEM, mar. 2008, Vol.38, No. 1
• ČAMPA, Andrej, KRČ, Janez, TOPIČ, Marko. Analysis and optimisation of microcrystalline silicon solar cells with periodic sinusoidal textured interfaces by two-dimensional optical simulations. J. appl. phys., 2009, vol. 105, no. 8
• ČAMPA, Andrej, ISABELLA, Olindo, ERVEN, Rob van, PEETERS, Patrick, BORG, Herman, KRČ, Janez, TOPIČ, Marko, ZEMAN, Miro. Optimal design of periodic surface texture for thin-film a-Si:H solar cells. Prog. photovolt., May 2010, vol. 18, no. 3

znanstveni prispevki na konferenci

• LIPOVŠEK, Benjamin, CVEK, Matjaž, ČAMPA, Andrej, KRČ, Janez, TOPIČ, Marko. Analysis and optimisation of periodic interface textures in thin-film silicon solar cells. V: SANTI, G. F. de (ur.), OSSENBRINK, Heinz A. (ur.), HELM, P. (ur.). 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference / 5th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Valencia, Spain, 6-10 September 2010
• ISABELLA, Olindo, ČAMPA, Andrej, HEIJNA, M. C. R., SOPPE, W., ERVEN, Rob van, FRANKEN, R. H., BORG, H., ZEMAN, Miro. Diffraction gratings for light trapping in thin-film silicon solar cells. V: 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference, Valencia, Spain, 1-5 September 2008