研究目的
通过耦合光学-电学-热学三维模拟研究钙钛矿太阳能电池的热分布及其对性能和可靠性的影响。
研究成果
模拟实验为太阳能电池的散热分析建立了基准，揭示出电极和结区是散热的关键区域。研究结果表明，选用高导热性材料制作金属接触电极可提升电池在温度升高时的可靠性。
研究不足
该研究聚焦于稳态模式模拟，未考虑瞬态效应。此外，吸收层中水分与离子电迁移的影响也未得到充分探究。
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钙钛矿太阳能电池热分布的COMSOL模拟：耦合光学-电学-热学三维分析
DOI：10.1109/JPHOTOV.2019.2940886
期刊：IEEE Journal of Photovoltaics
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
尽管散热对太阳能电池的性能和可靠性有重大影响，但相关研究却很少。本文首次提出了钙钛矿太阳能电池热分布的扩展三维（3-D）模拟。我们利用COMSOL Multiphysics通过耦合光学-电学-热学模块研究传统钙钛矿太阳能电池的温度分布。在COMSOL Multiphysics软件包中耦合波动光学?？椤氲继迥？楹凸烫宕饶？?，通过三维向导进行模拟?？悸堑缪形?、光吸收以及热传导或对流，以深入了解电池内部的热耗散情况。模拟结果表明，电池产生的热量最好从金属接触点耗散，该位置因钙钛矿层在潮湿环境中氧化或分解而形成PbI2缺陷。产生的热量从前端FTO接触到底部金属电极存在显著差异。结区和电极侧也观察到更多的热量耗散和积累。在我们的模拟中，考虑了电池各层的焦耳热、非辐射复合热和热通量，并计算了载流子浓度、电场分布、焦耳热、肖克利-里德-霍尔热、总热通量以及太阳能电池结构中的温度分布。模拟揭示，为加速电池底部的热耗散并提高电池在正常运行时应对温度升高的可靠性，必须选择高导热材料作为金属接触点。
作者：
Prateek Saxena，Nima E. Gorji
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