近年来，新技术、新结构和新材【cái】料体系的大量引入，光【guāng】伏器【qì】件呈现【xiàn】愈【yù】加复【fù】杂的多学科融合特征，给掌【zhǎng】握其【qí】核【hé】心原理、有效【xiào】设计和控制器件【jiàn】工作过程带来挑战。
然而，长久以来，光【guāng】伏【fú】器件的设【shè】计限【xiàn】于纯光学预测或【huò】稍进一步【bù】的低维载流子动力学层面。这对【duì】于未来主流【liú】的具备三维强空间【jiān】特征的【de】微纳光伏【fú】器件而【ér】言，显【xiǎn】然难以准确反映器件实际工作情况【kuàng】。
苏州大【dà】学光电信息科学与工程学院【yuàn】李孝【xiào】峰【fēng】教授近年【nián】来专注【zhù】于微纳光伏技术【shù】的【de】研究【jiū】，取得了丰【fēng】硕的成果，尤其【qí】在光伏器件高精度光电仿真方面形成特色【sè】。他于【yú】2011年率先报【bào】道基于频域和三维【wéi】空间的表面等离【lí】子太阳电池光电仿真【zhēn】模型。该模型引入光【guāng】学、半导体【tǐ】材料和电动力学【xué】等【děng】机【jī】制，通过【guò】在频域和三维空间中开展电磁【cí】学和载流【liú】子输【shū】运/复【fù】合【hé】耦合运算，弥补了【le】此【cǐ】类【lèi】器件仅【jǐn】限于光学和低【dī】维【wéi】电学【xué】处理的【de】缺陷，大幅提【tí】高了【le】仿【fǎng】真【zhēn】对实验【yàn】的指导作用。除获得全面的光电性能宏观指标【biāo】外，该【gāi】工作【zuò】还可深入到器件频域和【hé】三【sān】维空间内部，获得详细的光学电学微观参量信息，为深入解读器件工作过程、探索基本科学原理【lǐ】、有针对的进行器件控制和优化设计提【tí】供指导信息。
在单纳米【mǐ】线光电【diàn】转换器【qì】件方面，李【lǐ】孝【xiào】峰课题组成功实现了单纳米线太阳电池的【de】二维和三【sān】维光电设计，提【tí】出多种可实现硅【guī】基【jī】、砷化镓异质结以及复【fù】杂微纳结构单纳米线太阳电池的光电性能优【yōu】化【huà】设计方案。对于纳米【mǐ】结构太阳电池【chí】而言，载流【liú】子复合电流过大【dà】是制【zhì】约器件【jiàn】性能【néng】的重要【yào】因素。该【gāi】机制属于电学【xué】范畴，需【xū】要高精度【dù】的三维电学仿【fǎng】真才能获【huò】得准确的信息。李孝峰【fēng】带领团队【duì】博士生对纳米线和纳米孔阵列太阳【yáng】电池的量子效率谱【pǔ】和载流【liú】子复合电流【liú】做了深入研究，量化了不同半【bàn】导体掺杂和【hé】器件结构下载流子复合【hé】引起【qǐ】的光电流【liú】损【sǔn】失，为此类【lèi】纳米结【jié】构【gòu】太阳电池的设计制【zhì】造提供了详【xiáng】细信息。此外，为提升太阳电池的光收集能力，他们提出一系列先【xiān】进微纳陷光结【jié】构设【shè】计，帮助【zhù】提升薄膜光伏【fú】器件【jiàn】的光吸收和光电转换性【xìng】能。
近【jìn】期，该课题组在【zài】其光【guāng】电仿真模型【xíng】的基础【chǔ】上，引入太阳电池的热动力学【xué】机【jī】制，从而实现【xiàn】光【guāng】、电【diàn】、热三个【gè】层面的器【qì】件模【mó】拟【nǐ】。目前，该工作已【yǐ】获阶段【duàn】性进展。由于【yú】太阳电【diàn】池是典型的光【guāng】电热器件，能够全【quán】面反映器件光电热【rè】响应的先进仿真【zhēn】技术【shù】对于光伏器件的研究和【hé】开发意义重大。目前，高维空间下光【guāng】伏器件的严【yán】格光电热复合仿真技术是一项挑战，国内外研究同行以及光伏产业界对此需【xū】求迫切【qiē】。李【lǐ】孝峰【fēng】课题组在该领域积【jī】累【lèi】多年，未来将不断【duàn】深入【rù】相关【guān】研究，为【wéi】我【wǒ】国光伏领域的【de】基础研究、器件设计和产业发展贡献力量。
