[发明专利]一种光电器件中介观层的仿真模型建立方法及其应用

说明书

本发明属于光电器件数值建模领域，具体涉及一种光电器件中介观层的仿真模型建立方法及其应用，包括：将待仿真介观层等效为一个由长边接触的第一长方形和第二长方形层叠构成的矩形；第一长方形表示介观层中光吸收材料，第二长方形表示介观层中介观支架，矩形长边即为两个长方形长边，将矩形长边长度定义为介观层膜层厚度d，为固定值，并表征光吸收材料和介观支架间的接触面积；第一长方形短边x₁等效光吸收材料的光照区域；第二长方形短边为x₂；通过确定接触面积和光照面积比值计算x₁，并通过确定光吸收材料和介观支架材料的体积计算x₂，完成仿真模型建立。本发明能够在各种仿真软件上有效减少介观结构模拟计算量，并且定量地模拟介观材料的几何细节特征。

技术领域

本发明属于光电器件数值建模领域，更具体地，涉及一种光电器件中介观层的仿真模型建立方法及其应用。

背景技术

能源是经济和社会发展的动力。随着世界经济不断发展，化石能源的大量使用，使得环境污染问题日益严重。相比于存量有限，且会对气候和环境产生巨大破坏的化石能源，可再生能源在近年来获得了飞速的发展。太阳能作为可再生能源的一种，有望在未来的能源供应中占据重要地位。在各种结构的太阳能电池中，可印刷介观电池造价低廉、稳定性好、光电转化效率较高，因此具有广阔的产业化前景。为了进一步理解这种可印刷介观太阳能电池的工作机理，分析限制可印刷介观太阳能电池的光电转化效率进一步提升的因素，对可印刷介观太阳能电池进行仿真分析显得十分有必要。

现行的太阳能电池的仿真模型一般采用层状结构，但该结构仅能满足平板结构的太阳能电池的仿真需求。由于介观结构的复杂性，太阳能电池领域中，针对介观太阳能电池的仿真非常少。在仅有的这些仿真工作中，几乎都是依据真实的材料混合形态来进行几何建模。但这种复杂的几何模型会带来巨大的后续物理模型计算的运算量。基于上述情况，本发明提出一种有效的可印刷介观太阳能电池的仿真模型，对于可印刷介观太阳能电池的设计和发展具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种光电器件中介观层的仿真模型建立方法及其应用，其目的在于在仿真前期简化介观太阳能电池的几何模型，减少后期物理模型仿真的运算量，从而更加高效地运作电池仿真程序，有效地对电池材料的各种特性参数进行优化筛选。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种光电器件中介观层的仿真模型建立方法，包括：

将光电器件中三维介观层等效为一个由长边接触的第一长方形和第二长方形层叠构成的二维矩形；其中，第一长方形表示待仿真介观层中的光吸收材料，第二长方形表示待仿真介观层中的介观支架，光照由所述第一长方形的短边入射；所述矩形的长边即为两个长方形的长边；

将所述矩形的长边长度定义为待仿真介观层的膜层厚度d，为固定值，并表征待仿真介观层中所述光吸收材料和所述介观支架之间的接触面积；所述第一长方形的短边x₁等效所述光吸收材料的光照区域，其数值为待求量；所述第二长方形的短边x₂数值为待求量；

根据所述接触面积和所述光照区域对应的光照面积的比值通过确定k_介观计算x₁，并通过确定所述待仿真介观层中光吸收材料的体积V₁和介观支架材料的体积V₂，根据计算x₂，完成仿真模型的建立。

进一步，所述接触面积的确定方式为：

在衬底上制备与所述介观支架材料相同的介观支架，制备工艺与待仿真介观层中介观支架的制作工艺相同，采用比表面及孔隙度分析仪对从所述衬底上剥离下的介观支架进行测试，得到所述介观支架材料的BET值M，单位为m²/g；