太阳能电池是世界上过渡到碳密集型能源供应较少的基本工具。近年来，太阳能技术已经迅速发展，还需要更多的进展来满足对可再生能源的蓬勃发展需求。为了支持对太阳能电池技术的研究，MSC学生JoãoVieira开发了一个名为Solcelsim的模拟应用。Vieira使用了ComsolMultiphysics®软件中的应用程序构建器来开发Solcelsim，作为他在斯洛伐克大学Zilina大学的Erasmus+实习的一部分，该大学使用彼得·塞多拉（Peter Cendula）博士和同事的comsol多人学模型。了解有关下面应用程序的更多信息。
超越硅光伏：开发用于光电化学（PEC）太阳能电池的新材料
太阳能电池板已成为全球熟悉的视线，但是为了加速作为能源的化石燃料的替代，将阳光转化为能量的过程必须能够以燃料（即氢）的形式存储能源，并变得更便宜，更有效。
使用阳光从水中提取氢和氧气的光电化学（PEC）太阳能电池是进一步研究的有前途的途径。工程师正在探索可以改善PEC技术的新材料和过程，Solcelsim旨在帮助他们执行对设备的模拟。在将时间和金钱用于实用原型之前，研究人员可以使用Solcelsim软件来测试新的设计概念。
PEC细胞使用光将水分子分离为氢和氧气。目前，该过程的重点研究集中在各种半导体和催化材料上。通过公共领域的图像通过能源。
太阳能电池模拟的切入点
JoãoVieira将他的仿真应用描述为“太阳能电池设备的漂移扩散模拟的切入点”。他的目标是为研究人员提供可以使用的工具来模拟太阳能电池设计，即使他们不熟悉模拟软件。
Solcelsim使任何用户都能通过与实时原型测试相同的指标评估建模的设计。通过缩小模拟阶段的潜在设计选择池，研究团队可以对他们选择使用实验原型追求的概念更有信心。由于其设计的实时测试会生成新数据，因此可以轻松地重新校准Solcelsim应用程序以反映最新结果，而无需重新编写Comsol Multiphysics中的完整模型。
Solcelsim可用于设置和调整常规光伏太阳能电池模型的参数，包括：
- 层数
- 运输类型
- 接触条件
该应用程序的用户还能够从模拟漂移扩散方程中得出值，包括：
- 光电压
- 入射光子到电流效率
- 阻抗光谱
最后，该应用程序使用户能够导出并将仿真结果与导入的实验结果进行比较。此外，可以在模型构建器中进一步调整该应用程序的嵌入式模型，以进行其他物理过程。
快速参观用于太阳能电池设计的Solcelsim应用程序
该应用程序为用户提供了四个选项卡：
- 层堆栈
- 研究类型
- 全球条件
- 结果
这是每个选项卡中功能的快速参观。
层堆栈
此选项卡提供了单独添加其他层以匹配要模拟的太阳能电池设计的选项。网格划分可以受到用户控制或受到物理控制。应用程序用户还可以为模型选择欧姆或Schottky触点，该模型指定金属和半导体之间的整流或非切换连接。
这层堆栈带有默认图层名称Cu20作为P型半导体的选项卡。使用时，应将名称和参数更改为所需的主光吸收层。
研究类型
使用参数扫描设置在研究类型选项卡，任何这些研究类型都可以扫除任何一层的任何参数：
- 光电压（IV）
- 热平衡（TE）
- 电化学阻抗光谱（EIS）
- 事件光子到电流效率（IPCE）
- 电容 - 电压（CV）
第一个下拉菜单（CU20）包含图层列表，第二个（ndoping）由该层的可用参数组成。
全球条件
下拉菜单全球条件选项卡启用用于太阳能电池各个层的不同连续性模型的选择。用户还可以导入照明频谱文件。
可以选择在两个相邻层之间的界面上的载体传输，以强制执行连续的准Fermi级别或允许通过热发射发射在界面上运输。
结果
这结果TAB显示了IV，TE，EIS，IPCE和CV研究类型的能量图图。用户可以在同一研究中的绘图类型之间交替，而无需重新计算。对于某些研究类型，Solcelsim使用户可以将模拟结果与从.CSV文件导入的实验数据进行比较。
授权更多的研究人员探索清洁能源
通过使用太阳能发电或氢，常规或PEC细胞可以帮助使清洁能量更容易获得。经过开发模拟应用程序并使其广泛使用，JoãoVieira正在使他的宝贵分析工具更加易于使用，并赋予更多的研究人员，以帮助我们过渡到较少的碳密集型经济。该应用程序可以免费下载这里以及Comsol Multiphysics版本5.2或更高版本才能运行它。
其他资源
尝试自己构建应用程序。这些资源向您展示了如何：
参考
- J. Vieira，Solcelsim - 一个用于多层太阳能电池中充电运输的Comsol应用程序，硕士报告，Ciencias e Tecnologia，Coimbra大学，葡萄牙，2019年。
- J. Vieira和P. Cendula，“ Solcelsim：在Comsol应用构建器中开发的太阳能电池中电荷传输的模拟，”国际建模与仿真杂志，2021年，https://doi.org/10.1080/02286203.2021.1963144。
- P. Cendula等人，在小电压偏置下照明半导体/电解质界面的光电流 - 电压和阻抗响应的分析模型，物理。化学C，卷。124，不。2，第1269–1276、2020页，https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b07244。
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