近年来，新技【jì】术、新结构和新材料体系的大量【liàng】引【yǐn】入，光伏器件呈现愈【yù】加【jiā】复杂【zá】的多学科融合特征，给掌握其核心原理、有效设计【jì】和控【kòng】制器【qì】件【jiàn】工作【zuò】过程【chéng】带来挑战。
然而，长久以【yǐ】来【lái】，光伏器件的设计限于【yú】纯光学预【yù】测或稍进一步【bù】的低维【wéi】载流子动力【lì】学层面。这对于【yú】未来主流的具【jù】备三维强【qiáng】空间特征的微纳【nà】光【guāng】伏【fú】器件【jiàn】而言，显然难以准确反映器件实际工作情【qíng】况。
苏州大学光电【diàn】信【xìn】息科学与工程学院李孝峰教授近年【nián】来专注于【yú】微纳光伏【fú】技术的研究，取得了丰硕【shuò】的成果【guǒ】，尤其在光伏器件高精【jīng】度光电【diàn】仿【fǎng】真【zhēn】方面形成【chéng】特色。他于2011年率先报道基于频域和三维空间的表面【miàn】等离子【zǐ】太阳电池光电仿真模型。该模型【xíng】引入光【guāng】学、半【bàn】导体材【cái】料和电动力学【xué】等【děng】机制，通过在频【pín】域和三维【wéi】空间中【zhōng】开展电磁学和【hé】载流子输运/复合耦合运【yùn】算【suàn】，弥【mí】补了此类【lèi】器件仅限【xiàn】于【yú】光【guāng】学和【hé】低维电学处理的缺【quē】陷，大幅提高【gāo】了仿真对实验的指导【dǎo】作用。除获【huò】得全面的【de】光电性能宏观指标外，该工作【zuò】还可深入到器件频域和三维【wéi】空间内部，获得【dé】详细的光学【xué】电学微观参量信息，为深入【rù】解【jiě】读器件【jiàn】工【gōng】作过【guò】程、探索基本科学原理、有针对的进行器件控制和优【yōu】化【huà】设计提供指导信息。
在单纳米【mǐ】线光【guāng】电转【zhuǎn】换【huàn】器件【jiàn】方面，李孝峰课题组成功实现了单【dān】纳米【mǐ】线太阳电池【chí】的二维和三维光电设计，提出多种可实现【xiàn】硅【guī】基、砷【shēn】化镓异【yì】质结以及复杂微纳结构【gòu】单纳米【mǐ】线太阳电池的光电性能【néng】优化设计【jì】方案。对于纳米【mǐ】结构太阳电池而言，载【zǎi】流子复合【hé】电流过【guò】大是制约器件性能的【de】重要因素。该【gāi】机制属于【yú】电学范【fàn】畴，需【xū】要【yào】高精度【dù】的三【sān】维电【diàn】学【xué】仿【fǎng】真才能获得准确【què】的信息。李孝【xiào】峰带领团队博士生对纳米线和纳米【mǐ】孔阵列太阳电【diàn】池的量子效率谱和【hé】载流【liú】子复合【hé】电流做了深入研究，量化了不【bú】同半【bàn】导体掺杂和器件结构下载流子【zǐ】复合引起的光电流损失【shī】，为【wéi】此类纳【nà】米结构太阳电池的设计制造提【tí】供【gòng】了详细信息【xī】。此外【wài】，为提升太阳电池的【de】光【guāng】收集能力，他们【men】提【tí】出一系列【liè】先进微纳陷光结构设计，帮助提升薄膜光伏器件的光吸收和光电转换性能。
近期，该课题组在其光电仿真【zhēn】模型的基础上【shàng】，引入太阳电池的热动力学机制，从【cóng】而【ér】实现光、电、热三个【gè】层面【miàn】的器件模拟。目【mù】前，该【gāi】工作已获【huò】阶段性进展。由于太阳电池是典型的光电热器件【jiàn】，能【néng】够全面反映器件光电热响应【yīng】的先进仿真技术【shù】对于光伏器件的【de】研【yán】究和开【kāi】发意义重大【dà】。目前，高维空间【jiān】下【xià】光伏【fú】器【qì】件的严【yán】格光电热复合仿真技【jì】术是一项挑【tiāo】战，国【guó】内外研【yán】究同行以及光伏产业【yè】界对此需求迫【pò】切。李孝峰课题组在该领域积累【lèi】多年，未来将不断深入相关研究，为我【wǒ】国【guó】光伏领域的基础研究、器件设【shè】计【jì】和产业发展【zhǎn】贡【gòng】献力量【liàng】。
