近年来，新技【jì】术、新【xīn】结【jié】构【gòu】和新材料体系的【de】大量引入，光伏器件呈【chéng】现愈加复杂的多学科融合特征，给掌握其核【hé】心【xīn】原【yuán】理、有效设【shè】计和控【kòng】制器件【jiàn】工作过程带来挑战。
然【rán】而【ér】，长久以【yǐ】来，光伏器件的设计限于纯光学【xué】预测或【huò】稍进一步的低维载流子动力学层面【miàn】。这对于未来【lái】主【zhǔ】流的具备【bèi】三维【wéi】强空间特【tè】征【zhēng】的微纳光伏器件而言，显然难以准确反映器件实际工作情【qíng】况。
苏州大学光【guāng】电信息科学与工程学院李孝【xiào】峰教授近年来专【zhuān】注于微纳光伏技术的【de】研【yán】究，取【qǔ】得了丰硕【shuò】的成果，尤【yóu】其在光伏器件高【gāo】精度【dù】光电仿真【zhēn】方面形成特色。他于2011年率先报道基于频域和三维空间的表【biǎo】面等离子太阳电【diàn】池光电仿真模型。该模【mó】型引入光学、半导【dǎo】体【tǐ】材料【liào】和电动力学等机制，通过在频【pín】域和【hé】三维空间中开展电【diàn】磁【cí】学和载流子输运/复合耦【ǒu】合运算，弥补了【le】此类器件【jiàn】仅限【xiàn】于光学和低维【wéi】电学处理【lǐ】的缺陷，大【dà】幅提【tí】高了仿【fǎng】真对实验【yàn】的指【zhǐ】导【dǎo】作用。除获得全面【miàn】的【de】光电性能宏观指标外，该工作还【hái】可深入到器件频域和【hé】三维【wéi】空【kōng】间内部【bù】，获得详细的光学电学微观【guān】参量信息【xī】，为深入解【jiě】读器件工【gōng】作过程、探索基本科学【xué】原理、有针【zhēn】对【duì】的进行器【qì】件控制和优化【huà】设计提供指导【dǎo】信息。
在单纳米线光【guāng】电转【zhuǎn】换器件方面，李孝峰课【kè】题组成功实现了单纳米线【xiàn】太阳电池的【de】二维和三【sān】维光电设计，提出多种可【kě】实现硅【guī】基【jī】、砷化镓【jiā】异【yì】质结以及复杂微纳【nà】结【jié】构单纳米线太阳电【diàn】池的光电性能【néng】优化设计方【fāng】案。对于纳米结构太阳电池而言，载【zǎi】流子复合电【diàn】流【liú】过大是【shì】制约器件性【xìng】能【néng】的重要【yào】因素。该机制属于电【diàn】学范畴，需【xū】要高精度的三维电【diàn】学仿真才能获得准确的信息。李孝峰带【dài】领团队【duì】博士生对纳【nà】米线和纳【nà】米孔阵列太阳电池的量子效率谱和载流【liú】子复合电流做了深入研究，量【liàng】化了不【bú】同半导体掺杂和器件结构【gòu】下【xià】载流子复合引起【qǐ】的光电流损失【shī】，为【wéi】此类【lèi】纳【nà】米结构太阳电【diàn】池【chí】的【de】设计【jì】制造【zào】提供了详细信息。此外【wài】，为提升太阳电池【chí】的光收集能力，他们提出一系列先进微纳陷光【guāng】结构设计，帮助提升薄【báo】膜光伏器件【jiàn】的光【guāng】吸收和光电转【zhuǎn】换性【xìng】能。
近期，该【gāi】课题组【zǔ】在其光【guāng】电【diàn】仿真模型的基础上【shàng】，引入太【tài】阳电池的热动力学机制【zhì】，从而实现光、电、热三个层面的【de】器件模拟。目前，该工作已获阶段性【xìng】进展。由于太阳电池是典型【xíng】的光电热器件，能够全面反映【yìng】器件【jiàn】光电热响应【yīng】的先进仿真技术【shù】对于【yú】光【guāng】伏器件的研究和【hé】开发意义重大。目前，高【gāo】维【wéi】空【kōng】间下光伏器件的严格光电热复【fù】合仿真技术是【shì】一项挑战，国内外研究同行以及光伏产业【yè】界对【duì】此需求迫切【qiē】。李孝峰课题【tí】组在该【gāi】领域【yù】积累多年，未来将不【bú】断深入相关【guān】研究【jiū】，为我国光伏【fú】领【lǐng】域的【de】基础研究【jiū】、器【qì】件【jiàn】设【shè】计和产业发展贡献力【lì】量。
