CST仿真實例：太陽能薄膜頻譜吸收率
來源：CST仿真專家之路
更新時間：2024-06-23
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太陽能薄膜的功率吸收可用光頻電磁波在介質材料中的損耗來計算。本案例計算非晶硅的功率吸收，然后考慮真實太陽頻譜，計算有效吸收頻譜。
用太陽能單元模板，時域求解器：
材料庫提取四個材料，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。
添加一個玻璃材料：
下面建模，先畫銀底，對齊WCS，然后畫個二維金屬，選中表面：
用Extrude拉成梯形：
將三個部分相加成一個：
然后復制上移，材料為氧化鋅，先不做布爾運算。
將氧化鋅復制上移，材料為非晶硅，不做布爾運算。
將非晶硅復制上移，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，判斷高亮點部分和另外一個的關系，選擇insert或trim，最后形成四層的結構。
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稱：
添加端口：
添加E場監視器：
加密網格：
求解器開始:
仿真結束后，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：
下面我們導入太陽頻譜數據：
數據本身是歸一化的，橫坐標是波長（納米）：
將該數據與我們的功率吸收曲線相乘，即可得到有效的太陽能吸收率了：
小結：
1. 太陽能薄膜作為光學元件仿真的一類，CST有模板可用。
2. E場監視器計算介質損耗就夠。
3. 太陽頻譜數據網上有。
