458 《科学》,正式启航!(万更求订阅)(第5/9页)
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??三天后。
??周三下午,许秋完成了这篇《科学》论文的大致框架。
??正文中,他一共规划了三张图片。
??第一张图片的主题是“基于AM1.5G标准光照条件下,对二终端法叠层有机太阳能电池器件理论效率的半经验分析”。
??这张图片属于叠层器件文章中较为常规的配图,在平常单结器件的文章中并不多见。
??具体细分为A、B、C、D四张小图。
??其中,A图是核心。
??许秋构建了一个三维立体坐标系,xyz三个坐标分别为:
??x,外量子效率EQE,从65%到85%;
??y,顶电池的光吸收边λonset,近似于顶电池材料可以吸收光波长的最大值,从900到1200纳米;
??z,器件的理论光电转换效率PCE,从12%到30%。
??此外,还有第四个变量,即每个子电池的能量损失Eloss,分为0.4、0.5、0.6、0.7、0.8电子伏特五个档次。
??同时,假定填充因子FF恒定为0.75。
??经过计算,得到在不同子电池能量损失下,光电转换效率随外量子效率和顶电池的光吸收边变化的曲面图像。
??因为能量损失有五个档次,所以对应的三维立体坐标系中就有五个曲面。
??许秋为了表述直观,还给五个曲面染了色,从蓝到红分别表示光电转换效率逐渐增大。
??这张图片看起来比较高端,但其实背后的计算过程并不复杂。
??顶电池的光吸收边,可以通过公式换算出有效层材料的禁带宽度,禁带宽度再减去假定的能量损失,就得到了开路电压。
??禁带宽度已知,外量子效率已知,可以通过积分计算得到短路电流密度。
??最后,填充因子是给定的0.75。
??三者相乘,就得到了最终的光电转换效率。
??理论预测的结果还是比较美好的。
??在光吸收边为1100纳米,外量子效率75%,填充因子0.75,能量损失0.6电子伏特的条件下,有机光伏叠层器件的效率可以达到20%!
??20%!
??然而,理想很丰满,现实有点短。
??现实的情况是,每个值都比理想情况下差5%左右。
??比如,光吸收边实际上只有1000纳米,外量子效率只有70%,填充因子只有0.70,能量损失是0.65电子伏特。
??从而导致,现实里的结果差不多就是而现在都还做不到16.3%呢。
??不过经过许秋团队的努力,已经非常的接近这个数值了。
??剩下的B、C、D三张图片,就是把三维坐标系之下立体的A图,变为二维坐标下的平面图。
??也就是分别固定外量子效率、顶电池的光吸收边,以及每个子电池的能量损失,三个变量其中的一个,考察光电转换效率随另外两个变量变化的二维图谱。
??其中,光电转换效率同样通过之前的蓝红颜色进行表示,并绘制出等效率线。
??值得注意的是,在这些半经验分析图片中,许秋都把填充因子恒定为0.75。
??一方面,是因为填充因子相对比较特殊。
??它虽然是变量,但影响它的因素非常多,不是很好优化和界定,不像短路电流密度和开路电压,可以认为直接和材料禁带宽度相关。
??理论上讲,
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