- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
通过电压依赖性导纳谱对Cu(In,Ga)Se2太阳能电池进行器件模拟
摘要： 太阳能电池器件的模拟对于理解实际太阳能电池中的缺陷物理和损耗机制至关重要。另一方面，电压依赖的导纳谱为建立Cu(In,Ga)Se?（CIGS）太阳能电池的基准模拟模型提供了关键信息。本文解释了N1信号微弱温度依赖性的成因——该现象既不符合体相缺陷特征，也无法用钼背接触层的简单空穴势垒解释。此外，我们发现在经空气光照处理的CIGS吸收体/缓冲层界面处存在Ed,IF–EV≈0.3 eV的深能级复合活性受主态，这为解释空气光照处理吸收体制备的太阳能电池效率下降提供了依据。通过分析该界面缺陷的电压依赖电容阶跃，我们推导出此前未知的异质结平衡态费米能级位置（接近禁带中央）。暗态J-V曲线模拟帮助我们优化了该吸收体/缓冲层界面缺陷参数，最终确定缺陷密度Nd,IF≈3.5×1011 cm?2，电子捕获截面σn≈4×10?1? cm2，空穴捕获截面σp≈3×10?11 cm2。
关键词： 器件模拟，铜铟镓硒，导纳谱，缺陷物理，太阳能电池
更新于2025-11-14 17:28:48
-
玻璃上液相结晶硅的体相与界面质量评估
摘要： 本文报道了用于薄膜太阳能电池的玻璃基液相结晶硅（LPC-Si）的电学质量。采用光束诱导电流（LBIC）、微波光电导衰减（MWPCD）成像和电子背散射衍射等空间分辨方法，评估了整体材料质量、晶粒内质量、表面钝化及晶界（GB）特性。通过模型拟合LBIC晶界线扫描数据，表征了晶界的复合行为。MWPCD测量显示，掺杂浓度约10^16 cm^-3的n型LPC-Si晶粒体载流子寿命超过4.5 μs。低角度晶界表现出强复合活性，被鉴定为高缺陷富集区（空间延伸40-60 μm，扩散长度0.4 μm）。基于吸收层质量表征，结合二维器件模拟和二极管模型，分别阐明了晶粒内质量、异质结界面及晶界/位错对电池性能的影响。模拟与实测开路电压（Voc）最佳匹配需高达10^5 cm/s的背面复合速度，表明存在背面钝化问题。结果表明Voc损失不仅源于背面钝化不良，还与晶界、位错等晶体缺陷有关。
关键词： 体寿命、异质结、晶界（GBs）、二维（2-D）器件模拟、液相结晶硅（LPC-Si）、光束诱导电流（LBIC）
更新于2025-11-14 15:25:21
-
用于MOSFET器件的量子修正漂移-扩散模型的并行区域分解方法
摘要： 本文描述了基于受限加性Schwarz（RAS）方法的量子修正漂移扩散（QCDD）模型并行域分解方法，该模型用于MOSFET器件。我们开发了QCDD系统的混合消息传递接口（MPI）/OpenMP并行算法。针对节点间并行化，新提出了两种适用于QCDD模型的RAS方法扩展方案。对于节点内并行化，我们将共轭梯度（CG）和BiCGSTAB算法与分裂算子法相结合，实现了不完全因子分解的并行化。展示了在多核NEC SX-ACE并行计算机上对三维硅体n-MOSFET进行并行数值计算的结果，并在众核Cray XC40并行计算机上进一步评估了节点内并行数值结果。
关键词： 限制性加性Schwarz方法、区域分解方法、数值方法、器件模拟、半导体、量子修正漂移-扩散模型
更新于2025-09-23 15:21:21
-
前表面光捕获结构对PERC太阳能电池的影响
摘要： 前表面纹理结构形状和减反射涂层的特性对太阳能电池性能具有重要影响。本文基于Silvaco软件框架和标准金字塔纹理单晶硅PERC太阳能电池的基本参数，建立了最小单元电池结构的仿真模型并完成验证，探讨了前表面陷光结构对电池性能的影响。研究发现，微凹金字塔状纹理能增强短波响应，使电池短路电流密度提升0.3 mA/cm2（增幅0.80%）。此外，通过合理控制减反射涂层制备工艺，可形成梯度折射率SiOxNy/Si3N4双层减反射涂层（DLARC），显著降低短波反射率，使电池短路电流密度增加0.32 mA/cm2（增幅0.86%）。最终优化的微凹金字塔状纹理与SiOxNy/Si3N4 DLARC分别使PERC太阳能电池光电转换效率提升0.18%和0.20%。
关键词： 纹理化、PERC太阳能电池、光捕获、器件模拟、减反射涂层
更新于2025-09-23 15:19:57
-
基于NiO作为空穴传输材料的CH3NH3SnI3倒置钙钛矿太阳能电池的模拟与优化
摘要： 采用SCAPS软件对具有p-i-n倒置结构的平面钙钛矿太阳能电池(PSC)进行建模与模拟，以确定光照条件下的功率输出特性。该倒置结构为NiO/CH3NH3SnI3/PCBM，其中NiO为空穴传输层(HTL)，CH3NH3SnI3为钙钛矿吸光层，PCBM为电子传输层(ETL)。模拟研究聚焦于三层厚度、界面缺陷密度、态密度以及金属功函数对电池光电转换效率(PCE)的影响。当三层参数均取最优值时，实现了22.95%的效率。通过模拟还提出了一种替代性的无铅倒置钙钛矿太阳能电池方案。
关键词： 电子传输材料、透明导电氧化物、倒置钙钛矿太阳能电池、空穴传输材料、器件模拟、缺陷密度
更新于2025-09-23 15:19:57
-
倒置钙钛矿太阳能电池中的偶极空穴阻挡层：聚集效应与电子传输能级的影响
摘要： 本文报道了两种三嗪并异喹啉四氟硼酸盐电解质的合成及其作为空穴阻挡层在含富勒烯电子提取层的甲基铵三碘化物钙钛矿光伏器件中的研究。我们发现增厚极性空穴阻挡层会导致开路电压逐渐升高，表明分子聚集可增强该层诱导的偶极矩。理论计算证实了这一发现——虽然两种分子在孤立状态下表现出相似的偶极矩，但聚集时偶极矩会显著增强。紫外光电子能谱测量显示两种衍生物均具有7 eV的高电离势，与其器件表现出的有效空穴阻挡特性相符。但由于其中一种衍生物共轭程度增加，两种分子表现出不同的电子亲和能。虽然两种衍生物间电子传输能级变化高达0.3 eV，但两类器件的开路电压差异微小，表明电子传输能级对器件开路电压的影响较小。数值器件模拟证实，电解质层高偶极矩产生的内建电势补偿了电荷传输能级的非理想能量排列，从而在较宽电子传输能级范围内获得高开路电压。本研究证明将小分子电解质作为空穴阻挡层应用于倒置结构钙钛矿太阳能电池是提升开路电压的有效手段，并为设计新一代此类化合物提供了重要指导。
关键词： 开路电压、小分子电解质、聚集、器件模拟、钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-16 10:30:52
-
[IEEE 2019年国际半导体工艺与器件模拟会议（SISPAD） - 意大利乌迪内（2019.9.4-2019.9.6）] 2019年国际半导体工艺与器件模拟会议（SISPAD） - 基于薛定谔-泊松-漂移-扩散-林德布拉德系统的量子点单光子源模拟
摘要： 基于半导体量子点的电驱动量子光源的器件尺度模拟，需要将（半）经典半导体器件方程与腔量子电动力学相结合。我们提出了一种全面的量子-经典混合模拟方法，该方法将（半）经典的漂移-扩散系统与Lindblad型量子主方程自洽耦合。这种方法既能描述复杂多维器件几何结构中的空间分辨载流子输运，又能刻画量子点-腔系统中完全量子化的光-物质相互作用。后者可获取重要的量子光学品质因数，特别是发射辐射的二阶关联函数。为考虑器件内部电场中的量子限制斯塔克效应，该系统通过求解描述量子点载流子包络波函数和能级的薛定谔-泊松方程组来实现。我们通过单光子发射二极管的数值模拟验证了该方法的有效性。
关键词： 量子限制斯塔克效应、器件模拟、单光子源、量子-经典耦合
更新于2025-09-12 10:27:22
-
通过在空穴阻挡层中嵌入分子偶极子来提高钙钛矿太阳能电池的开路电压
摘要： 通过刻意引入偶极子来调控钙钛矿光伏器件的本征电势，从而优化其能量结构，为在不改变活性层的前提下提升器件性能提供了新途径。本研究展示了如何将分子偶极子引入倒置钙钛矿太阳能电池的浴铜灵（BCP）空穴阻挡层，从而提高器件开路电压（VOC）及整体性能。我们探究了四种具有递增偶极矩的噻吩并薁衍生物，证实这些分子可通过溶液加工方式掺入BCP层，在不改变其他功能层的情况下有效增强器件内建电势。实验结果表明，器件VOC最高可提升130 mV，且偶极矩越大VOC提升越显著。为探究该方法的极限，我们通过数值模拟证明：本研究中偶极矩最大的衍生物完全消除了器件本征电势对VOC的限制。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、分子偶极子、器件模拟、内建电势、开路电压
更新于2025-09-11 14:15:04
-
IonMonger：一款免费且快速的平面钙钛矿太阳能电池模拟器，可耦合离子空位与载流子动力学
摘要： 本文介绍了一种开源平面钙钛矿太阳能电池模拟器的详细信息，该模拟器包含钙钛矿层内离子空位迁移与整个钙钛矿层及相邻传输层中载流子输运的一维耦合模型。模型方程采用有限元法进行空间离散化，并通过MATLAB对所得微分代数方程组进行时间积分。用户可自由修改器件参数、入射光照及外加电压条件，还能设定时变电压和/或光照方案（例如模拟电流-电压扫描过程，或追踪光照变化时的开路状态）。典型模拟（如电流-电压扫描）在现代个人电脑上仅需数秒至数分钟的计算时间。文中展示了一组典型的滞后电流-电压曲线示例。
关键词： 钙钛矿太阳能电池，器件模拟，漂移-扩散，离子空位迁移
更新于2025-09-11 14:15:04