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【24h】

Quantum-kinetic perspective on photovoltaic device operation in nanostructure-based solar cells

机译：基于纳米结构的太阳能电池中光伏器件工作的量子动力学观点

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摘要

The implementation of a wide range of high-efficiency solar cell concepts is based on nanostructures with configuration-tunable optoelectronic properties. On the other hand, effective nano-optical light-trapping concepts enable the use of ultra-thin absorber architectures. In both cases, the local density of electronic and optical states deviates strongly from that of a homogeneous bulk material. At the same time, nonlocal and coherent phenomena like tunneling or ballistic transport become increasingly relevant. As a consequence, the semiclassical, diffusive bulk picture may no longer be appropriate to describe the physics of such devices. In this review, we provide a quantum-kinetic perspective on photovoltaic device operation that reaches beyond the limits of the standard simulation models for bulk solar cells. Deviations from bulk physics are assessed in ultra-thin film and nanostructure-based solar cell architectures by comparing predictions of semiclassical models with those of a more fundamental description based on nonequilibrium quantum statistical mechanics.
机译：广泛的高效太阳能电池概念的实现是基于具有可配置可调光电特性的纳米结构。另一方面，有效的纳米光学陷波概念使超薄吸收体体系结构的使用成为可能。在这两种情况下，电子态和光学态的局部密度都大大不同于均质块状材料的局部密度。同时，诸如隧道或弹道运输之类的非局部和连贯现象变得越来越重要。结果，半经典的扩散体图片可能不再适合描述此类设备的物理特性。在这篇综述中，我们提供了关于光伏器件操作的量子动力学观点，该观点超出了大体积太阳能电池标准仿真模型的范围。通过将半经典模型的预测与基于非平衡量子统计力学的更基本描述的预测进行比较，可以评估在超薄膜和基于纳米结构的太阳能电池体系结构中与本体物理学的差异。

著录项

  • 来源
    《Journal of Materials Research》 |2018年第4期|373-386|共14页
  • 作者

    Aeberhard Urs;

  • 作者单位

    Forschungszentrum Julich, IEK Photovolta 5, D-52425 Julich, Germany;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    photovoltaic; simulation; nanostructure;

    机译：光伏;模拟;纳米结构;

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