Svetloba v sončnih celicah

• v strukturah sončnih celic želimo ujeti čimveč svetlobe (vendar le tisti del spektra, ki ima višjo energijo kot je energijska reža polprevodnika)
• ujeto svetlobo skušamo čimbolj absorbirati v aktivnih delih celice (v neaktivnih delih, kot so kontakti, absorbirana svetloba celico le greje)
• absorbirana svetloba v aktivnih delih celice doprinese k električnemu toku celice (aktivni del celice je ožje področje pn spoja ali osrednja, intrinzična plast (i-uc-Si:H na desni sliki) v primeru pin izvedb tankoplastnih celic)

Namen optičnega modeliranja in simulacij

• analizirati in izboljšati zgoraj opisane razmere v sončnih celicah in fotonapetostnih modulih
• na podlagi rezultatov simulacij in eksperimenta zasnovati nove optične koncepte celic in modulov

Motivacija in pomen

• trendi razvoja klasičnih in tankoplastnih sončnih celic gredo v smeri tanjšanja plasti
• v tankih aktivnih plasteh celic postane učinkovito upravljanje in ujetje svetlobe (light management and light trapping) toliko bolj pomembno
• predvsem v tankoplastnih sončnih celicah je potencial izboljšanja ujetja svetlobe še vedno velik – potrebne so optimizacije obstoječih konceptov in razvoj novih!
• apliciranje rezultatov simulacij na laboratorijske celice in PV module v proizvodnji

Modeliranje

• eno-dimenzionalni delno-koherentni optični simulator SunShine (razvit v LPVO, opis modela)
• dvo-dimenzionalni optični simulator FEMOS (razvit v LPVO, opis modela)
• uporaba tro-dimenzionalnega simulatorja  MEEP (razvit na MIT, ZDA, povezava)
• razvoj in uporaba novih optičnih modelov in simulatorjev (npr. za opis plazmonskih efektov v strukturah sončnih celic z vgrajenimi kovinskimi nanodelci, model razvit v sodelovanju LPVO z HZB, Nemčija, opis modela)
• razvoj naprednih kombiniranih optičnih modelov (npr. kombinacija geometrijske optike in koherentnega modela)

Simulacije

• 1-D optične simulacije tankoplastnih sončnih celic (a-Si, uc-Si:H, Cu(In,Ga)Se2, CdTe, elektrokemijske)
  Izbrana objava s področja a-Si:H/uc-Si:H sončnih celic
• 2-D optične simulacije tankoplastnih sončnih celic s hrapavimi spoji (primer razprševanja scetlobe na spoju s periodično hrapavostjo je prikazan na desni sliki)
  Izbrana objava iz simulacij sončnih celic s periodičnimi hrapavostmi na spojih
• 3-D optične simulacije sončnih celic s htapavimi spoji
  Poročilo o primerjavi 2-D in 3-D simulacij

Raziskave in razvoj naprednih optičnih konceptov

Izbrane raziskave (objavljene v revijah):

• Modulirani fotonski kristali
• Modulirane teksture spojev
• Napredni optični koncepti CIGS sončnih celic
• Odbojniki na osnovi bele barve

Kontaktne osebe

Janez Krc

Benjamin Lipovšek

Povezave

Storitve s področja optičnega modeliranja in simulacij

Projekti

Sodelovanja