Modelling Interfaces in Thin-Film Photovoltaic Devices.
Modelling Interfaces in Thin-Film Photovoltaic Devices.
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在薄膜光伏设备中建模界面。
DOI：
10.3389/fchem.2022.920676
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发表时间：
2022
影响因子：
5.5
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
为能源技术开发有效的器件架构（如太阳能电池、可充电电池或燃料电池）不仅取决于单一材料的性能，还取决于多种材料协同工作的性能。其中一个关键部分是了解这些材料之间界面的行为。在太阳能电池的背景下，跨界面的有效电荷传输是具有高转换效率的器件的先决条件。有几种方法可用于模拟界面，每种方法都有一组内置的近似值，限制和长度尺度。这些方法的范围从那些只考虑组成（例如数据驱动的方法）到连续介质器件模型（例如使用泊松方程的漂移扩散模型）和从头算原子模型（例如使用密度泛函理论开发）。在这里，我们提出了一个介绍接口模型在不同层次的理论，突出的能力和局限性。此外，我们还讨论了异质结界面的各种物理和化学过程，突出了问题的复杂性及其对理论和模拟的挑战。
Developing effective device architectures for energy technologies—such as solar cells, rechargeable batteries or fuel cells—does not only depend on the performance of a single material, but on the performance of multiple materials working together. A key part of this is understanding the behaviour at the interfaces between these materials. In the context of a solar cell, efficient charge transport across the interface is a pre-requisite for devices with high conversion efficiencies. There are several methods that can be used to simulate interfaces, each with an in-built set of approximations, limitations and length-scales. These methods range from those that consider only composition (e.g. data-driven approaches) to continuum device models (e.g. drift-diffusion models using the Poisson equation) and ab-initio atomistic models (developed using e.g. density functional theory). Here we present an introduction to interface models at various levels of theory, highlighting the capabilities and limitations of each. In addition, we discuss several of the various physical and chemical processes at a heterojunction interface, highlighting the complex nature of the problem and the challenges it presents for theory and simulation.
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