국립 선진 산업 과학 기술 연구소 [Nakabachi Ryoji 의장 (Nakabachi Ryoji) (이하 AIST ") 바카라 커뮤니티 발전 연구 센터 [연구 센터 이사 Matsubara Koji] 화합물 박막 팀 Shibata Hajime 감독 및 Antiho Shushi 최고 연구원과 협력 할 예정, 전자 공학 및 전자 공학 교수와 함께 일할 것입니다 박막 바카라 커뮤니티 전지를 생성하기 위해 대학 (이하 "Gifu University")양자 효율 스펙트럼정확도가 높고 무료로 해제하십시오 (https : //unitaistgojp/rpd-envene/pv/ja/service/e-arc/indexhtml）。
개발 된 소프트웨어는 바카라 커뮤니티 전지 와이 스펙트럼을 평가하는 데 사용되는 양자 효율 스펙트럼에서 계산할 수 있습니다단락 전류 밀도, 필름 두께,Bandgap, 광 흡수 층의 품질 매개 변수를 변경하면서 실시간으로 시뮬레이션 할 수 있습니다 또한 바카라 커뮤니티 전지의 다양한 구성 재료에 대한 광학적 특성 데이터를 포함하여 장치 설계 및 특성화를 준비하고 차세대 바카라 커뮤니티 전지의 연구 및 개발에 기여할 것으로 예상됩니다
이 기술의 세부 사항은 EU PVSEC 2017에서 2017 년 9 월 25 일에 암스테르담에서 개최 될 예정입니다
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| 양자 효율 스펙트럼 시뮬레이션 소프트웨어의 인터페이스 및 분석 결과의 예 |
바카라 커뮤니티 전지의 추가 감소에 대한 최근의 수요를 충족시키기 위해,CIGS 바카라 커뮤니티 전지ya페 로브 스카이 트 바카라 커뮤니티 전지현재 진행 중입니다 또한, Terawatt-Scale 바카라 커뮤니티 전지를 도입하기 위해 자원 제약이 거의없고 희귀 금속을 사용하지 않습니다CZTS 바카라 커뮤니티 전지또한 관심을 끌고 있으며 연구 개발이 전 세계적으로 수행되고 있습니다
이러한 차세대 바카라 커뮤니티 전지의 전환 효율을 향상시키고이를 달성하기 위해 구성 재료를 최적화하려면 오랜 시간이 걸리며 개발에 필요한 시간을 줄이는 데 큰 수요가 있습니다 또한, 바카라 커뮤니티 전지에서 사용되는 필름의 품질을 향상시키는 것은 효율을 높이는 수단 중 하나이지만, 바카라 커뮤니티 전지를 개발하는 경우 개발 필름의 품질은 높지 않으며, 개발 영화의 품질을 간단하고 정량적으로 평가하는 확립 된 방법은 없다
AIST는 CIGS 바카라 커뮤니티 전지, 페 로브 스카이 트 바카라 커뮤니티 전지 및 CZTS 바카라 커뮤니티 전지와 같은 차세대 바카라 커뮤니티 전지의 성능을 향상시키는 연구 및 개발에 관한 연구를 해왔으며 바카라 커뮤니티 전지의 효율을 향상시키고 물리적 특성을 밝히는 결과를 얻었습니다 그러나, 고효율과 관련하여, 구성 박막의 재료를 선택하고, 필름 두께와 전도도를 조정하는 등 구조를 최적화하는 데 오랜 시간이 걸렸다
양자 효율 스펙트럼은 전류 및 전압 특성과 함께 바카라 커뮤니티 전지를 평가하는 기본 특성이며, 바카라 커뮤니티 전지를 제조 할 때 항상 평가가 수행됩니다 또한 전환 효율에 직접 영향을 미치는 단락 전류 밀도가 양자 효율 스펙트럼으로부터 계산 될 수 있으며, 양자 효율 스펙트럼 시뮬레이션 기술은 장치 설계 및 필름 품질 평가를위한 표준 방법으로 널리 사용될 수 있다는 이점이 있습니다 그러나 과거에는 필름 두께를 입력하여 양자 효율 스펙트럼을 시뮬레이션하는 기술이 있었지만, 바카라 커뮤니티 전지의 각 파장에 대한 반사성 (반사 스펙트럼)에 적합한 광학 모델은 없었으며, 이는 높은 정확도, 정량 효율 스펙트럼을 시뮬레이션하는 데 필요한 기술, 가벼운 흡수 계층의 필름 품질을 조정하는 데 필요한 기술이 필요합니다
따라서 AIST는 양자 효율 스펙트럼, 단락 전류 밀도 및 손실 분석 및 필름 품질의 정량적 평가를 고정화시킬 수있는 기술을 공동으로 개발하기로 결정했습니다
또한,이 연구 개발은 국립 과학 기술 연구소 (National Institute for Science and Science and Technology)의 전략적 창조적 인 연구 촉진 프로젝트 (CREST)의 연구 주제에 의해 뒷받침되었습니다
이 시간에 발표 된 소프트웨어는 양자 효율 스펙트럼을 시뮬레이션하여 바카라 커뮤니티 전지 특성을 예측하고 필름 품질 평가를 허용합니다 이 시뮬레이션 기술은 바카라 커뮤니티 전지의 반사 스펙트럼으로의 박막의 불균일성으로 인한 반 반사 기능을 통합합니다 (아크 메소드), 광 흡수 층의 필름 품질Collector(e-ARC Method) 및 광 흡수 층의 정확한 광학적 특성을 도입함으로써 각 바카라 커뮤니티 전지 층의 필름 두께 및 수집 길이를 입력하고 변경함으로써, 양자 효율 스펙트럼의 실시간 시뮬레이션을 수행 할 수있다
양자 효율 스펙트럼의 시뮬레이션에서, 바카라 커뮤니티 전지를 구성하는 각 층의 물리적 필름 두께 및 광학 상수를 사용하여 계산을 수행한다 그러나, 이들 데이터만으로는 박막 표면의 평평한 조건 하에서 계산이 수행되고, 상당한 광학 간섭의 효과는 양자 효율 스펙트럼에서 명백하다 도 1에 도시 된 바와 같이, 박막 바카라 커뮤니티 전지를 구성하는 다양한 박막에서 도 1, 표면 불규칙성은 반사 기능으로 효과적으로 기능하며 광학 간섭 효과는 현저하게 나타나지 않는다 따라서,이 현상을 재현하기 위해 소프트웨어에서 새로운 광학 모델 (ARC 메소드)이 구현되어 반사 방향 조건 (광학 간섭이 존재하지 않는 조건)에서 반사 스펙트럼을 계산하고 활용할 수 있습니다 ARC 방법에 의한 반사율 외에도,이 소프트웨어는 또한 바카라 커뮤니티 전지로 실제로 측정 된 반사, 평평한 표면 조건 하에서 반사 및 이들의 조합으로 인한 반사와 같은 시뮬레이션을 위해 다양한 반사를 활용할 수 있습니다
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그림 1 바카라 커뮤니티 셀 표면의 불균일의 존재 또는 부재에 근거한 입사광 경로의 개략도 박막의 양쪽과 뒷면이 평평한 경우, 측면과 후면의 반사로 인해 빛이 더 강해집니다 (빛 간섭) 반면에, 실제로, 반사 된 빛의 재 흡수로 인해 고르지 않은 표면으로 인해 반사율이 효과적으로 감소하고 입사광 (오른쪽)의 굽힘으로 인한 흡수 효율의 증가 개발 된 소프트웨어는이 현상을 재현하는 광학 모델 (ARC 방법)을 구현하고 광학 간섭이없는 조건에서 반사 스펙트럼을 사용합니다 |
바카라 커뮤니티 전지 연구 및 개발의 초기 단계, 특히 연구 개발에서 빛 흡수 층의 품질은 종종 충분하지 않습니다 광 흡수 층의 품질은 양자 효율 스펙트럼에 큰 영향을 미치기 때문에 개발 된 소프트웨어는 수집 길이로서 흡수 층의 품질을 모델링 할 수 있습니다 (e-ARC 방법) 수집 효율 스펙트럼의 민감도는 수집 길이가 감소함에 따라 감소하고,이 소프트웨어에서는 수집 길이를 포함한 시뮬레이션이 실현되어 수집 길이를 사용하여 광 흡수 층의 품질을 정량적으로 평가할 수 있습니다 또한, 시뮬레이션 결과와 실험에서 양자 효율 스펙트럼을 비교 (피팅)함으로써, 광 흡수 층의 품질은 정량적으로 평가 될 수있다 (도 2)
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그림 2 수집 길이로 인한 양자 효율 스펙트럼의 변화 결과 그래프는 CZTS 바카라 커뮤니티 전지의 수집 길이를 변경 한 결과입니다 광 흡수 층의 필름 두께가 18 μm 인 경우, 수집 길이가 01 μm 및 03 μm에서 상당히 작은 경우, 긴 파장의 감도가 크게 감소된다 |
12923_13114구성 구배가있을 때도 시뮬레이션 기능이 있습니다
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그림 3 양자 효율 스펙트럼, 단락 전류 밀도 및 CIGS 바카라 커뮤니티 전지의 전류 손실 시뮬레이션 결과
○ 실험 데이터를 나타내고 빨간색 선은 시뮬레이션 결과를 나타냅니다 바카라 커뮤니티 전지의 각 층 (각 파장에서 노란색이 아닌 색상)의 흡수 손실과 이것 ( "시뮬레이션 결과")로 제시됨)도 계산할 수 있습니다 비체 흡수 층에 의해 흡수되는 단락 전류 밀도 (JSC)는 전류 손실이됩니다 |
이 소프트웨어 릴리스에서 시뮬레이션 소프트웨어는 CIGS 바카라 커뮤니티 전지, 페 로브 스카이 트 바카라 커뮤니티 전지 및 CZTS 바카라 커뮤니티 전지를 동시에 구성하는 재료의 광학 상수를 제공하므로 시뮬레이션은 이러한 바카라 커뮤니티 전지로 즉시 수행 할 수 있습니다 임의의 바카라 커뮤니티 전지에서, 기판 측 (슈퍼 스트레이트 구조) 및 유리와 같은 반대쪽 (기판 구조)으로부터 광 사고를 시뮬레이션 할 수도있다
앞으로, 소프트웨어는 결정질 실리콘 바카라 커뮤니티 전지 및 그룹 III-V 바카라 커뮤니티 전지와 같은 벌크 타입 바카라 커뮤니티 전지에 대한 시뮬레이션 기술 및 다중 접합 바카라 커뮤니티 전지를 포함하도록 확장 될 것입니다 또한, 우리는 전자 및 구멍의 실제 재조합, 전자 구멍 쌍의 발광 재조합, 새로운 재료의 광학적 상수의 통합 및 실험에서 얻은 정량적 효율성의 시뮬레이션에 의해 자동 적합 함수의 구현으로 인한 재 방사의 효과를 통해 광범위한 바카라 커뮤니티 전지를 정확하게 평가할 수있는 기술을 개선하는 것을 목표로한다