Programm Photovoltaik Ausgabe 2009 ... - Bundesamt für Energie BFE

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Der verbesserte Lichteinfang ist genau dann am Nötigsten, wenn schwach absorbierende Medien
verwendet werden. Strukturen aus schwach absorbierenden Medien brauchen für eine hohe Absorbtion
aber eine hohe optische Güte. In diesem Bereich hoher Resonanz ist es schwierig, die Maxwell'schen
Gleichungen näherungsweise zu lösen, da die Anzahl der Moden zunimmt, die berücksichtigt
werden müssen. Daher haben traditionelle Verfahren in diesem Bereich Mühe, genaue Resultate zu
erhalten. In Ref [4] wird diskutiert, woraus diese Instabilität genau entsteht, und wie mit ihr am besten
umgegangen wird. Des Weiteren sollen Ecken und Kanten bei vorgeschlagenen Strukturen vermieden
werden, da sie vielfach schwieriger herzustellen sind, und weil sie die Halbleitereigenschaften beeinträchtigen.
Durchgeführte Arbeiten und erreichte Ergebnisse
Das Projekt befindet sich im Moment in der Anfangsphase, es wurde offiziell am 1. Oktober 2008
gestartet. Bis jetzt wurden verschiedene Algorithmen und deren Konvergenzverhalten untersucht, und
verschiedene Resultate geprüft. Unter anderem konnte so gezeigt werden, dass sich die bessere
Konvergenz auch bei schwierigeren Fällen hält, wie zum Beispiel bei komplexem Brechungsindex
(vgl. Fig.1). Dies ist numerisch schwieriger, da die entsprechenden Operatoren nicht mehr hermitesch
sind, was den Rechenaufwand stark erhöht.
Diese Verbesserung der Konvergenz erlaubt es, verschiedene interessante Strukturen einfacher grob
zu prüfen, obwohl der Rechenaufwand für zweidimensionale Strukturen massiv zunimmt.
Fig.1: Plot des Verhaltens eines Eigenwertes der TM Polarisation, für die Parameter �=400nm,
d=1µm, b=0.5, �=-6.1875+1.25i, wo � die Wellenlänge des Lichts, d die Gitterperiode, b das
Verhältnis zwischen hoch- und niedrigbrechendem Anteil in der Periode, und � der hochbrechende
Brechungsindex sind. Dies entspricht ungefähr dem Verhalten eines Silbergitters bei
400nm.
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Zweidimensionale Nanostrukturen für Silizium-Solarzellen, D. Gablinger, Paul-Scherrer Institut