基于纳米结构太阳能电池中光伏器件运行的量子动力学视角

下一代高效太阳能电池的广泛新概念实现，依赖于具有构型可调光电特性的纳米结构。另一方面，有效的纳米光学光捕获概念使得超薄吸收层架构得以应用。在这两种情况下，电子态和光学态的局域密度与均匀体材料相比存在显著偏差。同时，隧穿或弹道输运等非局域和相干现象变得日益重要。因此，传统上假设的半经典扩散体图像可能不再适用于描述支配此类器件光伏运行的产生、输运和复合等物理过程。在本综述中，我们提供了一种超越体太阳能电池标准模拟模型局限的光伏器件运行量子动力学视角。通过比较半经典模型对吸收系数、发射光谱、产生与复合速率以及势、密度和电流等关键物理量的预测，与基于非平衡量子统计力学的更基本描述所给出的相应属性，评估了超薄薄膜和基于纳米结构的太阳能电池架构中偏离体物理的情况。这种先进方法在为全面的光伏量子理论铺平道路的同时，通过提供介观尺度的载流子动力学， bridged 了微观材料和宏观器件层面的模拟。