← 返回项目列表

半透明光伏器件的光电模拟计算与实验验证

2024.09 — 至今

TMMMATLABTCAD半透明光伏实验验证
半透明光伏器件层状结构
图 1|半透明光伏器件层状结构图
叶绿素、PM6:BTP-eC9 与 AM1.5G 的归一化吸收光谱
图 2|材料归一化吸收光谱与 AM1.5G 太阳光谱对照
器件内部不同波长下的电场强度分布
图 3|器件内部电场强度分布随波长与位置的变化
半透明光伏器件模拟原理图,展示器件结构输入、TMM 光学模拟、结构优化以及透射率和 APT 实验验证结果
图 4|半透明光伏器件模拟原理图:TMM 光学模拟、器件结构优化与实验验证流程

项目概述

基于转移矩阵算法(TMM),使用 MATLAB 建立光学—电学耦合模型,实现半透明光伏器件内部光吸收、载流子生成与复合动力学的仿真分析。建模思路与半导体器件 TCAD 仿真相通,并通过器件制备与测试完成模型验证。

主要工作

  1. 模拟器件内光吸收分布、载流子生成与复合动力学。
  2. 提取相关器件参数,通过厚度扫描与能级匹配优化器件结构,为工艺参数选择提供定量指导。
  3. 通过清洗、薄膜沉积、光刻、刻蚀、封装、测试等工艺制备器件,并将模拟结果与实验数据进行对照验证。

关键结果

  • 建立可用于半透明光伏器件结构优化的光学—电学耦合模型。
  • 模拟与实验结果的误差控制在 5% 以内,验证了模型对器件设计与工艺参数选择的指导价值。

使用工具

  • MATLAB — TMM 光学建模与光学—电学耦合计算
  • 器件工艺 — 清洗、薄膜沉积、光刻、刻蚀、封装与测试
  • 数据分析 — 厚度扫描、能级匹配与模拟/实验误差评估