高性能太阳电池不仅要有优异的光吸收和电输运特性，工作温度也是限制器件性能的重要因素。然而，此类器件内部蕴含了丰富的光电、光热、热电能量转换过程，光子、电子、声子之间的微观过程和耦合机制也较为复杂。一般而言，通过实验较难定量剖析耦合效应造成的各类能量损耗，亟需构建包含电磁域、载流子输运、热力学效应等多维度光电热仿真模型，用于研究器件微观能量转换过程，量化评估半导体光电器件中光学、电学、热学能量损耗途径和转换机制，从而进一步探索可能的损耗抑制措施。

苏州大学光电科学与工程学院李孝峰团队在前期实现同质结太阳电池光电热仿真的基础上[Adv. Mater. 2017, 29:1603492]，以钙钛矿太阳电池为例，通过进一步融合光学、半导体和热学交叉理论，实现了异质结太阳电池的光电热全耦合仿真，并开展了器件制备和测试。通过剖析器件内部载流子的电动力学和热动力学特性，量化评估了此类太阳电池的微观能量转换过程和损失途径，研究揭示了异质结钙钛矿太阳电池中存在的微观能量转换途径，并发现通过调控半导体电学参数可有效降低器件能量损耗，提高光电性能。该团队制备了光电转换效率为21.37%的钙钛矿太阳电池，仿真表明，通过光电热多物理耦合调控，光电转换效率可进一步提高到23.84%。此异质结光电热耦合模型可推广用于多种半导体光电器件，例如：太阳能电池、LED、激光器、光电探测器等，对进一步深入理解半导体器件微观基础物理、提高光电性能提供指导。

异质结太阳电池中的各种热过程。[ACS Nano 14(4):5017-5026]

相关成果于2020年4月7日以“Heterojunction Perovskite Solar Cells: Opto-Electro-Thermal Physics, Modeling, and Experiment”为题在线发表在ACS Nano上。苏州大学光电科学与工程学院博士生安怡澹和王长擂副教授为论文共同第一作者，李孝峰教授为通讯作者。

（来源：半导体学报公众号）