铅卤钙钛矿材料物性仿真及其太阳电池的设计、制备和评价虚拟实验

在当今的能源领域，太阳能作为一种可持续的清洁能源，正受到越来越多的关注。太阳能电池的研究与开发也成为了科研热点，尤其是新型太阳能电池的不断涌现，为未来能源的可持续发展带来了新的希望。其中，铅卤钙钛矿材料太阳电池凭借其独特的性能，在光伏领域展现出巨大的潜力。

这款铅卤钙钛矿材料物性仿真及其太阳电池的设计、制备和评价虚拟实验产品，拥有不少应用客户，包括常州大学、上海电力大学、南昌航空大学以及金华职业技术学院。

太阳能电池是备受瞩目的科学领域，新型太阳能电池更是吸引了众多目光。钙钛矿是以俄罗斯矿物学家 Lev Perovski 的名字命名，是具有和矿物钙钛氧化物（最早发现的钙钛矿晶体 CaTiO₃）相同晶体结构的材料。通常钙钛矿化合物具有化学式 ABX₃，其中 “A” 和 “B” 代表阳离子，X 是与两者键合的阴离子，众多不同元素能结合形成钙钛矿结构。ABX₃结构的有机金属卤化物钙钛矿材料，因其光吸收系数高、载流子迁移率大、合成方法简单等优点，被认为是下一代极具前景的光电材料之一，也是《新型太阳电池》这门课程的重要内容。这其中就涉及到铅卤钙钛矿材料的光电特性，了解这些特性对于铅卤钙钛矿太阳电池的设计与制备至关重要。

就铅卤钙钛矿太阳电池而言，其设计方法多样，比如基于铅卤钙钛矿的高效太阳电池设计，需要进行太阳电池铅卤钙钛矿结构优化，从而提升电池的效率和性能。同时，新型铅卤钙钛矿电池也有着独特的设计与评价方法，这对于全面评估电池的质量和潜力有着重要意义。

本项目为学生提供了高度仿真的虚拟实验环境，有效解决了真实有机无机杂化钙钛矿新型太阳电池的设计与生产实验成本高、实验空间受限等问题。让学生熟悉和了解太阳能电池及钙钛矿晶体结构、材料元素调控相关知识，还能学习和掌握钙钛矿电池的设计和制备。在这个过程中，了解铅卤钙钛矿材料制备工艺是关键，然而铅卤钙钛矿材料制备中也存在着诸多挑战。通过对钙钛矿电池性能分析，能深入理解钙钛矿电池性能的影响因素，进而进行铅卤钙钛矿太阳电池效率提升。比如如何提高铅卤钙钛矿太阳电池的循环寿命，就是提升电池效率和性能的重要考量。

虚拟仿真实验还解决了难以重复实验的问题，通过实验过程中的动画效果展示，解决了复杂科研理论难以形象展示的问题。并且将传统的实验室、固定的上课时间延伸为泛在化的网络虚拟实验室和 24 小时在线的 “空中课堂”，延伸了实验内容和时空的深度与广度。同时，还可以对铅卤钙钛矿太阳电池进行实时监测，了解其在不同阶段的性能表现。

实验内容主要包括半导体物理基础、有机无机杂化钙钛矿材料以及有机无机杂化钙钛矿光伏器件。在实际应用中，钙钛矿材料在太阳能电池中的应用十分广泛，铅卤钙钛矿太阳电池在光伏系统中也有着重要的地位。

此外，这款虚拟实验产品还支撑多门课程，如材料物理、新型太阳能电池、材料科学与工程基础实验等。