Photonics – Chinese

Photonics – Chinese

太阳能电池—charge电学仿真—电流密度—如何确定电流流过的横截面?

Tagged: 

    • QiXubin
      Subscriber
      利用CHARGE对太阳能电池进行电学仿真。具体的细节为(见图):3D仿真、单晶硅+指交叉背电极背接触(IBC),底部从左到右分别是金属电极、二氧化硅、金属电极,蓝色部分为CHARGE simulation region

      现在遇到一个问题:对于IBC结构的太阳能电池计算短路电流密度时,需要确定电流流过的横截面,那么横截面到底是什么?
      我觉得可能有两种(x span*y span)或者(z span*y span).

      对于2D Y-Normal仿真,CHARGE设置了一个参数:norm length,那么此时电流流过的横截面是(norm length*x span)还是(norm length*z span)

      谢谢! 😉
    • Guilin Sun
      Ansys Employee

      CHARGE 直接求解电流密度J,

      不过这是是空间函数。如果你想要一个数值,J*A等于电流,你可能需要积分。

      或者截面就是垂直于电流方向的截面积。你需要琢磨一下。软件最后直接给出了电流。

    • QiXubin
      Subscriber

      非常感谢您的回答!

      我现在的想法是利用CHARGE收集的charge数据Jn和Jp,将这两个数据集分别对x、y、z积分,但是我看不懂Jn和Jp这两个数据集行、列分别代表什么?

      从Jn的visualizer可以看出Jn的大小是180593行13列,13列代表我扫描的13个电压,但是180593行是代表每个点处的Jn(已经将x、y、z三个方向的分量矢量相加了)吗?还是说没有矢量相加只不过是按照x、y、z依次排列?对于第一种假设,求解总的Jn应该是每一列将所有的数据矢量相加,那么方向向量又是什么?对于第二种假设,需要将数据集按照x向、y向、z向分别积分。

      我进一步利用脚本代码导出Jn

      J_all=getresult("CHARGE","charge");#如何对不规则截面计算短路电流密度?

      ?size(J_all.Jn);#180593  1  13  3 

      Jn=integrate2(J_all.Jn,1:3,x,y,z);

      得到Jn的size是180593X1X13X3,这里面的第二、第四维度分别指的什么意思?并且每个维度的name又是什么(因为积分函数integrate2需要确定积分维度的名称)?

       

      非常感谢您抽出时间回复我!

    • Guilin Sun
      Ansys Employee

      “我现在的想法是利用CHARGE收集的charge数据Jn和Jp,将这两个数据集分别对x、y、z积分,”

      你要什么结果啊?电流给你结果了,Jn和Jp是电流密度,仿真计算出来的。截面积就是理论的截面积,不需要再做什么积分。

      因为是有限元,不是直角网格,你需要插值,参见

      interptri - Script command

      interptet - Script command

      其数据不是x,y,z,是网格特性,你看一下上面的脚本就知道了。

      再次说明,横截面就是理想的截面,你都知道的。

       

       

       

    • QiXubin
      Subscriber

      非常抱歉,我之前确实理解错了!电流密度Jn和Jp对x、y、z坐标的积分得到的是电流,我现在想要得到的是总体的短路电流密度。

      我疑惑的地方是:计算短路电流密度的脚本代码

      Lx = getnamed(“CHARGE 模拟区域”,“z span”)*100;

      Ly = getnamed(“CHARGE”,“norm length”)*100;#2D

      J = I/Lx/Ly*1000;# mA/cm^2,这种计算方法可以适用于电极在吸收层两端的情况,如官方案例中的3D支柱硅太阳能电池

      CHARGE可以直接得到短路电流,此时只要用短路电流除以两个电极之间的电流流过的横截面积就可以获得短路电流密度,但是我仿真的是指交叉背电极背接触(IBC)结构,就是电极都在电池的背面,如果对于3D不精确计算,(x span*y span)或者(z span*y span)都可以(最上面的图),但是我想精确计算出具体的电流密度。

      在您后面的帮助下我知道了CHARGE收集的charge数据Jn和Jp,现在想利用这两个数据获得准确的短路电流密度————对Jn和Jp求和,具体要怎样操作呢?

      charge采取三角形网格特性,并且Jn和Jp都是矢量:可以利用interptri函数将三角形的网格特性转化为矩形网格特性,后续需要怎样操作?

      如果没有办法那就只能用理想截面计算短路电流密度了。

      非常感谢您抽空回答我的疑惑。

    • Guilin Sun
      Ansys Employee

      电流是标量了,可以知道。

      如果知道哪个截面,你对截面做积分就是截面积。

      或者可能需要计算平均的电流密度,也就是在几个截面积上将某个电流密度积分再除以这些个截面积? 再用电流除以这个平均电流密度。不过再计算时是否已经给出了截面积? 这个可能比较复杂,已知电流,和分布的电流密度,你需要想办法建立数学模式。 另外,因为是有限元,你需要将有限元网格插值为直角坐标网格,参见

      interptet

      interptri

       

Viewing 5 reply threads
  • You must be logged in to reply to this topic.