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中国半导体十大研究进展候选推荐(2020-012)——异质结太阳电池的光电热物理及仿真

已有 145 次阅读 2020-6-2 09:13 |系统分类:论文交流

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工作简介

         ——异质结太阳电池的光电热物理及仿真

高性能太阳电池不仅要有优异的光吸收和电输运特性,工作温度也是限制器件性能的重要因素。然而,此类器件内部蕴含了丰富的光电、光热、热电能量转换过程,光子、电子、声子之间的微观过程和耦合机制也较为复杂。一般而言,通过实验较难定量剖析耦合效应造成的各类能量损耗,亟需构建包含电磁域、载流子输运、热力学效应等多维度光电热仿真模型,用于研究器件微观能量转换过程,量化评估半导体光电器件中光学、电学、热学能量损耗途径和转换机制,从而进一步探索可能的损耗抑制措施。


苏州大学光电科学与工程学院李孝峰团队在前期实现同质结太阳电池光电热仿真的基础上[Adv. Mater. 2017, 29:1603492],以钙钛矿太阳电池为例,通过进一步融合光学、半导体和热学交叉理论,实现了异质结太阳电池的光电热全耦合仿真,并开展了器件制备和测试。通过剖析器件内部载流子的电动力学和热动力学特性,量化评估了此类太阳电池的微观能量转换过程和损失途径,研究揭示了异质结钙钛矿太阳电池中存在的微观能量转换途径,并发现通过调控半导体电学参数可有效降低器件能量损耗,提高光电性能。该团队制备了光电转换效率为21.37%的钙钛矿太阳电池,仿真表明,通过光电热多物理耦合调控,光电转换效率可进一步提高到23.84%。此异质结光电热耦合模型可推广用于多种半导体光电器件,例如:太阳能电池、LED、激光器、光电探测器等,对进一步深入理解半导体器件微观基础物理、提高光电性能提供指导。


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异质结太阳电池中的各种热过程。[ACS Nano 14(4):5017-5026]


相关成果于2020年4月7日以“Heterojunction Perovskite Solar Cells: Opto-Electro-Thermal Physics, Modeling, and Experiment”为题在线发表在ACS Nano上。苏州大学光电科学与工程学院博士生安怡澹和王长擂副教授为论文共同第一作者,李孝峰教授为通讯作者。



2  主要作者简介


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通讯作者
李孝峰男,教授,博导,苏州大学光电科学与工程学院院长,国家及省市多项人才计划入选者。


2007年1月博士毕业于西南交通大学信息科学与技术学院,其后在新加坡南洋理工大学和伦敦帝国理工学院工作。2012年1月加盟苏州大学,主持来自科技部、国家自然科学基金委员会、教育部和江苏省的近10个科研课题。


已累计在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、ACS Nano、Nano Energy、Applied Physics Letters、Optics Letters等期刊发表论文超过130篇。是IEEE、中国光学学会和中国密码学会高级会员,在国际会议上做邀请报告/担任分会场主席40余次,获2019年教育部自然科学二等奖、2015年首届“江苏青年光学科技奖”等奖项,担任IEEE Photonics Journal和OSA Applied Optics期刊副主编,中国光学学会期刊《激光与光电子学进展》第九届编委,中国光学工程学会期刊《PhotoniX》首届编委。主要研究方向:微纳光电探测、光伏太阳电池、微纳光学与应用。



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第一作者
安怡澹,男,苏州大学光电科学与工程学院在读博士研究生,中国光学工程学会会员。


安怡澹连续四年获得苏州大学“优秀研究生奖”。已累计在ACS Nano、Solar RRL、Nanoscale等期刊发表论文7篇,在国际会议上作口头报告两次。主要研究:光伏器件光电热多物理耦合仿真与器件设计。



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第一作者
王长擂男,苏州大学光电科学与工程学院副教授,校优秀青年学者。


2018年12月毕业于武汉大学物理科学与技术学院,曾于2015至2018年在美国托莱多大学进行博士联合培养,2019年1月加盟苏州大学李孝峰教授课题组,主要从事太阳能电池、光电探测器等方面的研究。已累计在Nature Energy、Advanced Energy Materials等期刊发表论文60余篇,并多次在国际学术会议上作口头报告。




3

原文传递

详情请点击论文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c01392





《半导体学报》简介:

《半导体学报》是中国科学院主管、中国电子学会和中国科学院半导体研究所主办的学术刊物,1980年创刊,首任主编是王守武院士,黄昆先生撰写了创刊号首篇论文,2009年改为全英文月刊Journal of Semiconductors(简称JOS),同年开始与IOPP英国物理学会出版社合作向全球发行。现任主编是中科院副院长、国科大校长李树深院士。

2016年,JOS被ESCI收录。

2019年,JOS入选“中国科技期刊卓越行动计划”。


“中国半导体十大研究进展”推荐与评选工作简介:

《半导体学报》在创刊四十年之际,启动实施 “中国半导体年度十大研究进展”的推荐和评选工作,记录我国半导体科学与技术研究领域的标志性成果。以我国科研院所、高校和企业等机构为第一署名单位,本年度公开发表的半导体领域研究成果均可参与评选。请推荐人或自荐人将研究成果的PDF文件发送至《半导体学报》电子邮箱:jos@semi.ac.cn,并附简要推荐理由。被推荐人须提供500字左右工作简介,阐述研究成果的学术价值和应用前景。年度十大研究进展将由评审专家委员会从候选推荐成果中投票产生,并于下一年度春节前公布。


JOSarXiv预发布平台简介:

半导体科技发展迅猛,科技论文产出数量逐年增加。JOSarXiv致力于为国内外半导体领域科研人员提供中英文科技论文免费发布和获取的平台,保障优秀科研成果首发权的认定,促进更大范围的学术交流。JOSarXiv由《半导体学报》主编李树深院士倡导建立,编辑部负责运行和管理,是国内外第一个专属半导体科技领域的论文预发布平台,提供预印本论文存缴、检索、发布和交流共享服务。

JOSarXiv于2020年1月1日正式上线(http://arxiv.jos.ac.cn/),通过《半导体学报》官网(http://www.jos.ac.cn/)亦可访问。敬请关注和投稿!




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