CST仿真實(shí)例:太陽(yáng)能薄膜頻譜吸收率
太陽(yáng)能薄膜的功率吸收可用光頻電磁波在介質(zhì)材料中的損耗來(lái)計(jì)算。本案例計(jì)算非晶硅的功率吸收,然后考慮真實(shí)太陽(yáng)頻譜,計(jì)算有效吸收頻譜。
用太陽(yáng)能單元模板,時(shí)域求解器:
材料庫(kù)提取四個(gè)材料,非晶硅(a-Si), 氧化鋅(ZnO),銀(Silver)和氧化銦錫(Indium Tin Oxide。需要安裝好CST材料拓展包?!?/p>
添加一個(gè)玻璃材料:
下面建模,先畫銀底,對(duì)齊WCS,然后畫個(gè)二維金屬,選中表面:
用Extrude拉成梯形:
將三個(gè)部分相加成一個(gè):
然后復(fù)制上移,材料為氧化鋅,先不做布爾運(yùn)算。
將氧化鋅復(fù)制上移,材料為非晶硅,不做布爾運(yùn)算。
將非晶硅復(fù)制上移,材料為氧化銦錫,trim三次就只保留最上層的氧化銦錫。
最后檢查之前的重疊,判斷高亮點(diǎn)部分和另外一個(gè)的關(guān)系,選擇insert或trim,最后形成四層的結(jié)構(gòu)。
截面是這樣的:
將WCS貼到上方,畫玻璃方塊作為表層:
邊界是電和磁,中間可添加電和磁對(duì)稱:
添加端口:
添加E場(chǎng)監(jiān)視器:
加密網(wǎng)格:
求解器開始:
仿真結(jié)束后,power loss可見非晶硅為主要的吸收電磁波功率的材料,端口激勵(lì)為0.5 W均值,所以總體的吸收率還是比較高的:
下面我們導(dǎo)入太陽(yáng)頻譜數(shù)據(jù):
數(shù)據(jù)本身是歸一化的,橫坐標(biāo)是波長(zhǎng)(納米):
將該數(shù)據(jù)與我們的功率吸收曲線相乘,即可得到有效的太陽(yáng)能吸收率了:
小結(jié):
1. 太陽(yáng)能薄膜作為光學(xué)元件仿真的一類,CST有模板可用。
2. E場(chǎng)監(jiān)視器計(jì)算介質(zhì)損耗就夠。
3. 太陽(yáng)頻譜數(shù)據(jù)網(wǎng)上有。