[发明专利]一种化合物多结太阳电池的数值模拟方法

摘要

本发明公开了一种化合物多结太阳电池的数值模拟方法，包含：对器件物理区域进行空间网格单元生成；计算光学层的光学产生速率及反射谱；将载流子输运特性的半导体基本微分方程组离散成非线性方程组；求解该非线性方程组，得到以结点值为起点，增量为系数的线性方程组；根据器件结构中存在异质结界面非局域量子隧穿、量子限制、非局域带间量子隧穿的类型与区域，选择对应的线性方程组求解方法，获得增量。本发明能够模拟含有多个异质结、多个带间非局域量子隧穿子结构、多个内嵌量子限制子结构的化合物多结太阳电池中不同分布掺杂、半导体器件几何尺寸、缺陷种类及特性、量子限制、不同类型光学子结构等参数对半导体器件电学性能的影响。

主权项

1.一种化合物多结太阳电池的数值模拟方法，其特征在于，包含以下步骤：/nS1、将半导体器件物理区域根据半导体器件几何特征与半导体器件结构特征进行空间网格单元生成；/nS2、根据半导体器件结构的每个光学层的光学特征，选择对应光学层的光学产生速率及反射谱的计算方法，并计算得到每个光学层的光学产生速率及反射谱；/nS3、采用偏微分方程离散方法将主导化合物半导体结构中载流子输运特性的半导体基本微分方程组离散成以所求解的基本物理变量的结点值为变量的非线性方程组，非线性方程组表示为f₁({x_j})＝0，其中i和j是网格结点编号；所述的半导体基本微分方程组包含：由反映静电势的Poisson方程、反映载流子电子准费米势分布的连续性方程、反映载流子空穴准费米势分布的连续性方程、反映载流子电子系综温度的能流方程及反映载流子空穴系综温度的能流方程五个二阶偏微分椭圆型方程组成的方程组；所述的基本物理变量为所述的半导体基本微分方程组分别求解的物理变量：静电势、电子准费米势、空穴准费米势、电子系综温度、空穴系综温度；/nS4、采用预设迭代求解算法求解该非线性方程组，输入结点值初始猜测值，将非线性方程组展开，得到以结点值为起点，增量为系数的线性方程组，该线性方程组表示为式中为非线性方程组的Jacobian矩阵，Δx为结点值；/nS5、生成没有异质结界面非局域量子隧穿、量子限制、非局域带间量子隧穿的Jacobian矩阵做为初始系数矩阵，并根据半导体器件结构中存在异质结界面非局域量子隧穿、量子限制、非局域带间量子隧穿的类型与区域，修改Jacobian矩阵，同时根据最终的Jacobian矩阵特征选择对应的线性方程组求解方法；/nS6、根据对应的线性方程组求解方法，求解该线性方程组，获得增量；/nS7、采用预设结点值更新策略更新结点值，重复步骤S4～S6，且满足非线性方程组，并使整个迭代求解过程全局收敛。/n