PVcell｜結晶成長やデバイスのシミュレーション【STRJapan株式会社】

PVcell

Software for modeling semiconductor solar cells
半導体太陽電池解析

PVcell新着情報

■2014.03.04 SCSimからPVcellへ製品名が変更されました。 ■2013.04.01 SCSim 製品紹介ページを公開しました。 ■

製品概要

PVcellは様々な無機半導体材料、Si、Ge、III-V 2元系化合物とその混晶、III族窒化物、II族酸化物ウルツ鉱半導体とその混晶からなる単純なp-n接合型、タンデム型太陽電池に対し、高速、かつ高効率の疑似1-Dシミュレーションを行います。
シミュレーションにより、バンド構造、電流-電圧特性（I-V特性）、変換効率等の太陽電池の評価において重要となる特性を得ることが出来ます。

図1. p-n接合型半導体太陽電池

図2. 半導体太陽電池で使用される元素

製品特長

■ソフトウェアの機能

[出力結果]

PVcellでは、主に以下の様な特性（出力結果）を得ることが出来ます。

単一バイアス計算
指定バイアスに対し、以下の諸量が計算されます。
・電流、パワー、変換効率
・バンド構造、ポテンシャル、電場
・キャリアとイオン化した不純物濃度
・生成率、再結合率(複数チャネルに対して)
・電子・ホール電流

連続バイアス計算
バイアス値を変えた計算により、I-V特性、変換効率、短絡電流、開放電圧、フィル因子が計算されます。励起波長を変えた連続計算により、IEQ、EQEのスペクトル依存性が計算されます。

図3. GaInP-GaAs系半導体太陽電池　バンド構造

[物理モデル]

PVcellでは、キャリア輸送方程式とカップルし、PVcellのヘテロ構造に対応した
以下の様な物理モデルを適用しています。
・自発分極、ピエゾ分極を考慮します。
・キャリア密度はキャリアの量子特性を考慮して計算します。
・キャリアの再結合量と生成量を計算します。
・トンネル接合を考慮したキャリア輸送を考慮出来ます。
・AM1.0, AM1.5等の太陽光スペクトルを入射光として考慮する事が出来ます。
・入射光の半導体内での吸収等を考慮する事が出来ます。
・電極の二次元的な配置を考慮した計算を行う事が出来ます。

図4. n-GaN/InGaN/p-GaN系半導体太陽電池解析結果
電圧-電流特性のインジウム組成依存性（左）　電圧-電力特性のインジウム組成依存性（右）

■ユーザーインターフェース

PVcellは、シミュレーションの経験がない方にも分かりやすいグラフィカルユーザインターフェース(GUI)を用意しています。

・全ての入力データの設定：ヘテロ構造、物性、オプション
・計算制御
・デバイス挙動の可視化
計算結果はファイルに出力されます。二次元的な電極配置を考慮した結果は、可視化ソフトウェアView2Dにて可視化する事が出来ます。

図5. ユーザーインターフェース　ヘテロ構造設定画面

図6. 計算結果可視化画面　バンド構造

■物性データベース

シミュレーションに必要なIII族窒化物、III-V族、シリコン等の物性値は付属データベースに内蔵されています。使用者によるデータベースの変更、追加も可能です。

解析事例

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動作環境

GUI（計算条件設定、計算結果出力）：Windows OS
512 MB RAM, Windows XP Professional 以上

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