表面形貌与纹理
每个界面的表面形貌(即纹理)可以在若干选项中进行选择。下图给出了所有非平面选项的示意图,图中显示的是在整个界面 x 和 y 方向上周期重复的几何单元。用户需要设置表面特征的角度 以及高度 或特征宽度。
需要注意:(i) V 形槽(V groove)在所选方向(x 或 y)上跨越整个界面;(ii) 角锥单元(corner cube)是 DSM“光俘获膜”的基础结构,其 固定且单元格为规则六边形。
正立金字塔(Upright pyramid)

倒立金字塔(Inverted pyramid)

正立 V 形槽(Upright V groove)

倒立 V 形槽(Inverted V groove)

正立球冠(Upright spherical cap)

倒立球冠(Inverted spherical cap)

正立圆锥(Upright cone)

倒立圆锥(Inverted cone)

正立角锥(Upright corner cube)

倒立角锥(Inverted corner cube)

上面的图像展示的是位于太阳能电池中心“之上”的界面的垂直方向定义。
对于位于电池中心“之下”的界面,其形貌方向相反。也就是说,在电池中心以下的表面上,纹理被视为上下翻转。

程序提供 ‘random’(随机)和 ‘regular’(规则)两种表面形貌选项(即纹理)。这有助于模拟例如工业单晶硅电池正面覆盖的“随机”金字塔,或高效实验室 PERL 电池中使用的“规则”倒金字塔等结构。
下图说明了在本程序中,“随机”形貌是如何影响光线传播的。
形貌的最基本几何单元(例如单个金字塔或单个槽)由其单元格(unit cell)的边界平面所限定。与单元格侧壁相交的光线会被传播到相邻单元格中;而与单元格底面(或顶面)相交的光线则被传播到特征下方(或上方)的层中。例如,这可以表示光线从具有纹理的硅片表面区域传播到硅片体内。
下面的图像展示了在选择“随机”形貌时,这种传播是如何实现的。图中分别示意光线与单元格的 (i) 侧壁和 (ii) 底面相交的情况。当光线与这些边界平面之一相交时,会在该边界上重新分配一个随机位置,然后以相同的传播角度,从该边界上对应位置进入相邻单元格(或相邻层)。因此,纹理单元之间只是相对平移,而不会发生旋转。
光线与金字塔单元格侧壁相交
Section titled “光线与金字塔单元格侧壁相交”
光线与金字塔单元格底面相交
Section titled “光线与金字塔单元格底面相交”