太阳能薄膜频谱吸收率 _CST 软件仿真案例

CST 软件中的太阳能薄膜的功率吸收可用光频电磁波在介质材料中的损耗来计算。本案例计算非晶硅的功率吸收，然后考虑真实太阳频谱，计算有效吸收频谱。

用太阳能单元模板，时域求解器：

材料库提取四个材料，非晶硅（a-Si）, 氧化锌（ZnO）,银（Silver）和氧化铟锡（Indium Tin Oxide。需要安装好 CST 材料拓展包。　

 添加一个玻璃材料：

下面建模，先画银底，对齐 WCS，然后画个二维金属，选中表面：

用 Extrude 拉成梯形：

将三个部分相加成一个：

 然后复制上移，材料为氧化锌，先不做布尔运算。

 将氧化锌复制上移，材料为非晶硅，不做布尔运算。

将非晶硅复制上移，材料为氧化铟锡，trim 三次就只保留最上层的氧化铟锡。

最后检查之前的重叠，判断高亮点部分和另外一个的关系，选择 insert 或 trim，最后形成四层的结构。

 截面是这样的：

将 WCS 贴到上方，画玻璃方块作为表层：

边界是电和磁，中间可添加电和磁对称：

添加端口：

添加 E 场监视器：

加密网格：

求解器开始:

仿真结束后，power loss 可见非晶硅为主要的吸收电磁波功率的材料，端口激励为 0.5 W 均值，所以总体的吸收率还是比较高的：

下面我们导入太阳频谱数据：

数据本身是归一化的，横坐标是波长（纳米）：

将该数据与我们的功率吸收曲线相乘，即可得到有效的太阳能吸收率了：

小结：

1.    太阳能薄膜作为光学元件仿真的一类，CST 有模板可用。

2.    E 场监视器计算介质损耗就够。

3.    太阳频谱数据网上有。

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