李孝峰：在光伏器件光電倣真領域“深耕細作”
- 發佈時間：2016-03-11 05:29:41 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
近年來，新技術、新結構和新材料體系的大量引入，光伏器件呈現愈加複雜的多學科融合特徵，給掌握其核心原理、有效設計和控制器件工作過程帶來挑戰。
然而，長久以來，光伏器件的設計限于純光學預測或稍進一步的低維載流子動力學層面。這對於未來主流的具備三維強空間特徵的微納光伏器件而言，顯然難以準確反映器件實際工作情況。
蘇州大學光電資訊科學與工程學院李孝峰教授近年來專注于微納光伏技術的研究，取得了豐碩的成果，尤其在光伏器件高精度光電倣真方面形成特色。他于2011年率先報道基於頻域和三維空間的表面電漿太陽電池光電倣真模型。該模型引入光學、半導體材料和電動力學等機制，通過在頻域和三維空間中開展電磁學和載流子輸運/複合耦合運算，彌補了此類器件僅限于光學和低維電學處理的缺陷，大幅提高了倣真對實驗的指導作用。除獲得全面的光電性能宏觀指標外，該工作還可深入到器件頻域和三維空間內部，獲得詳細的光學電學微觀參量資訊，為深入解讀器件工作過程、探索基本科學原理、有針對的進行器件控制和優化設計提供指導資訊。
在單奈米線光電轉換器件方面，李孝峰課題組成功實現了單奈米線太陽電池的二維和三維光電設計，提出多種可實現硅基、砷化鎵異質結以及複雜微納結構單奈米線太陽電池的光電性能優化設計方案。對於奈米結構太陽電池而言，載流子複合電流過大是制約器件性能的重要因素。該機制屬於電學範疇，需要高精度的三維電學倣真才能獲得準確的資訊。李孝峰帶領團隊博士生對奈米線和奈米孔陣列太陽電池的量子效率譜和載流子複合電流做了深入研究，量化了不同半導體摻雜和器件結構下載流子複合引起的光電流損失，為此類奈米結構太陽電池的設計製造提供了詳細資訊。此外，為提升太陽電池的光收集能力，他們提出一系列先進微納陷光結構設計，幫助提升薄膜光伏器件的光吸收和光電轉換性能。
近期，該課題組在其光電倣真模型的基礎上，引入太陽電池的熱動力學機制，從而實現光、電、熱三個層面的器件模擬。目前，該工作已獲階段性進展。由於太陽電池是典型的光電熱器件，能夠全面反映器件光電熱響應的先進倣真技術對於光伏器件的研究和開發意義重大。目前，高維空間下光伏器件的嚴格光電熱複合倣真技術是一項挑戰，國內外研究同行以及光伏産業界對此需求迫切。李孝峰課題組在該領域積累多年，未來將不斷深入相關研究，為我國光伏領域的基礎研究、器件設計和産業發展貢獻力量。（王霞）
