经验分享(一)SCAPS-1D太阳能电池模拟软件使用教程-入门
最近写论文用到了这个SCAPS-1D太阳能电池仿真软件,但找到的参考资料真的挺少的,所以既然找不到那就自己写吧。写这个博客主要是为了做笔记,也是为了记录我这个小白的成长,更是为了给像我当时一样的迷茫的初学者一些参考。本文仅仅是我一些个人经验,如有错误请大家指正。
SCAPS-1D软件打开后出现以下界面,简单来说,使用该软件仿真需要经过6个步骤。分别对应图中5大模块,具体操作步骤如下:
- 运行SCAPS-1D软件
- 定义太阳能电池的模型,包括电池的几何结构、每层材料的电学参数
- 设置电池的模拟环境
- 选择要模拟的类型
- 开始计算
- 展示模拟数据曲线
作为初学者,我们就按照这个步骤,一步步来完成电池的仿真。
- 定义电池的模型
一开始我们先熟悉下软件的使用,所以应用软件下载后自带的电池模型来练手。点击Set problem打开定义电池模型界面,点击load加载CdTe-base.def加载模型,然后点OK。
观察模型,光从电子传输层SnOx层打入,经过CdS缓冲层进入CdTe光吸收层后被吸收,随后CdTe层产生电子-空穴对,最终电子和空穴分别向阴极和阳极分离,并与外部电路循环形成回路。
- 设置电池的模拟环境
定义完模型后,我们点OK返回到初始界面,在环境里先把灯光light打开,打开后我们可以选择太阳光谱的类型,默认是AM1.5G的频谱。可以根据自己的需要选择。
- 选择要模拟的类型
接下来我们勾选I-V和QE,一般都是用到这两个。
设置I-V测量范围为0-1.5 V,电压建议设置大于等于光吸收层的带隙大小,比如在此模型中,CdTe层的带隙为1.5eV。当电压测量范围小了,会出现收敛失败的情况。在这里可以选择勾上在达到开路电压Voc后停止模拟。
设置QE的测量范围为300-900,这里的范围设置同样也可以根据CdTe层的带隙来确定。根据公式,该模型QE的截止波长为1240/1.5 = 826.7nm,所以我们应该设置比这个数值大的范围。
- 开始计算
全部设置完成后,我们点击Calculate开始计算。红框中显示OK表明模拟完成。
- 展示模拟数据曲线
我们直接点击右边的I-V和QE就可以直接查看到模拟结果。
如果想要的I-V曲线是要反过来的,可以在Set Problem中将模型从consumer变为generator, 就可以得到反过来的I-V曲线。
至此,整个电池仿真完成。当然,在上述步骤中,有些参数设置没有使用,如果想要更进一步地了解,可以看下官方给的手册。
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