二维分相模型模拟本体异质结太阳能电池效能

“本体异质结太阳能电池效能的数值模拟——刘琳，尚英瑞” 本篇文章主要探讨了本体异质结（Bulk Heterojunction，BHJ）有机太阳能电池的效能通过数值模拟进行的研究。有机太阳能电池因其成本低、加工工艺简便等优势，在可再生能源领域备受关注。作者刘琳和尚英瑞基于Onsager的成对复合理论构建了一个包含载流子（电子和空穴）漂移-扩散方程的数值模型，该模型用于分析BHJ有机太阳能电池的性能。 文章中，作者利用MATLAB软件建立了一个二维分相模型，以描述本体异质结结构与电池性能之间的关系。随后，通过Python软件进一步深入分析了电池内部电子、空穴以及激子浓度在时间和空间上的变化，从而得到了电池的J-V（电流密度-电压）曲线。J-V曲线是评估太阳能电池性能的关键指标，它揭示了电池在不同电压下的电流输出情况。 研究主要集中在两个方面：一是无序形貌的活性层，即随机分布的供体和受体材料；二是有序形貌的活性层，即具有规则排列的供体和受体材料。通过对κ值（浓度梯度与自由能的参数）的调整，作者发现κ值的变化对无序形貌电池的最高输出功率有一定影响。而在有序形貌的活性层中，随着给受体之间间距的增加，电池的最高输出功率会降低。此外，研究还指出，在相同的外部条件（如光照强度和电池面积）下，有序形貌的太阳能电池相比无序形貌具有更高的输出功率。 关键词涉及高分子材料学、本体异质结有机太阳能电池、数值模拟、供体/受体以及漂移-扩散模型。这些关键词反映了研究的核心内容和技术手段，其中高分子材料学是有机太阳能电池材料的基础，本体异质结结构是电池设计的关键，数值模拟则是研究电池性能的有效工具，而供体和受体的相互作用直接影响电池的电荷分离和传输效率，漂移-扩散模型则用来描述这一过程。 这篇论文通过数值模拟深入研究了本体异质结有机太阳能电池的性能，并揭示了结构参数对电池效能的影响，为优化有机太阳能电池的设计提供了理论依据。