新型模拟器加速太阳能电池的发展

为了制造出能够充分利用阳光中每一寸能量的太阳能电池，研究人员依靠计算机建模工具，这些模拟器可以使研究人员评估出设备结构、材料使用和不同材料层厚度等参数的细微调整对最终功率输出的影响。

现在可以免费获得一些太阳能电池模拟器。但是这些工具运行速度仍然很慢，并且不支持研究人员同时优化不同的设计参数。来自麻省理工学院和谷歌 Brain 的一个研究团队研发的新软件可以简化太阳能电池的改进和发现。

传统的计算工具将特定太阳能电池设计的变量作为输入，然后输出最终的额定功率。

但是在新软件的帮助下，“我们不仅可以提供输出数据，也可以显示出任何输入参数的变化对效率的影响。”麻省理工学院士兵纳米技术研究所的研究科学家 Giuseppe Romano 表示，“你可以不断改变输入参数，并看到输出数据随之变化的梯度。”

这就减少了开发人员运行这些耗时且需要大量计算的模拟的次数。他表示：“你只需要进行一次模拟，就能自动获得所需的所有信息。这就是这种方法的美妙之处。”

商用太阳能电池的光电效率落后于该设备的理论最大值。太阳能电池模拟器可以让研究人员了解材料缺陷等物理因素如何影响太阳能电池的最终性能。模拟器已经帮助改善了常见的光伏技术，如镉基薄膜电池和钙钛矿电池。

这个新工具可以从两个方面帮助太阳能电池的发展。首先是优化， Giuseppe Romano 说：“比方说，一位业内人士想要制造高性能的太阳能电池，但不知道吸光材料对整体效率的影响。”这种材料层通常有一个最佳厚度，可以利用吸收的光产生最多的载流子。该软件将帮助确定最佳参数，使效率最大化。

该软件同样可以用于评估其他变量的最佳值，如材料层的掺杂量、带隙或绝缘层的介电常数。

该工具的另一种作用是对现有的太阳能电池进行逆向工程。在这种情况下，研究人员可以测量太阳能电池的 I-V 曲线（电压和电流的函数关系），并使用模拟器将这些实验测量结果配对。

根据这些数据，该软件可以帮助计算出未知的特定材料参数值。

Romano 说，可能有人已经开发了类似的太阳能电池模拟器，但“这是第一个可以模拟如此细微差别的开源模拟器。”他说，这个软件包已经发布到 GitHub 上，任何人都可以使用并进行改进。