Simulation

III-V Mehrfachsolarzellen sind sehr komplexe Strukturen. Numerische Simulationen können somit den Entwicklungsprozess deutlich beschleunigen. Wir verwenden verschiedene Simulationswerkzeuge zur Analyse und Optimierung der Solarzellenstrukturen.

Zur Abschätzung des Wirkungsgradpotenzials neuer Solarzellenkonzepte steht das am Fraunhofer ISE entwickelte Programm etaOpt zur Verfügung, welches hier heruntergeladen werden kann. Das Programm erlaubt die Bestimmung der idealen Bandlückenkombination für verschiedene Teilzellanzahlen, Temperaturen und Referenzspektren. Mit einer Erweiterung dieses Modells kann auch der Einfluss spektraler Schwankungen an verschiedenen Standorten im Tages- und Jahresverlauf analysiert werden.

Die Halbleiterschichtstruktur wird mit dem Programm PVObjects bzw. mit Sentaurus TCAD von Synopsys modelliert. Die 2D-Simulation erfasst insbesondere die für die Modellierung von III-V Solarzellen wichtigen physikalischen Phänomene: optische Interferenz, Generation und Rekombination von Ladungsträgern, Ladungsträgertransport an Heteroübergängen, Tunnelprozesse sowie Photon-Recycling. Dadurch ermöglichen die verwendeten Simulationswerkzeuge eine detaillierte Analyse und realitätsnahe Optimierung der Halbleiterschichten von Solarzellen.

Zur Optimierung der Vorderseitenkontaktstruktur sowie des Stromflusses innerhalb der kompletten Solarzelle werden Netzwerkmodelle verwendet. Die Solarzelle wird dabei als Netzwerk aus elektrischen Komponenten modelliert.

 

Ausgewählte Veröffentlichungen zum Thema (Fraunhofer-Publica)