2.1设计的基本内容

本设计的基本内容是在FDTD Solutions软件上进行仿真，建立一个纳米结构薄膜有机太阳能电池的模型，仿真的方法是时域有限差分方法，即FDTD方法，比较普通的有机太阳能电池与纳米结构薄膜有机太阳能电池的转化效率，从而实现提高太阳能电池吸收效率的研究。

2.2设计的目标

本设计论文的总体目标就是在FDTD Solutions软件上用时域有限差分法进行仿真，建立一个纳米结构薄膜有机太阳能电池的模型，本设计将会将活性介质层做成纳米柱的形状，最后通过计算比较这个模型的转化效率，从而实现对提高太阳能电池吸收效率的研究。

2.3 设计方案及措施

本课题研究中的仿真是在FDTD Solutions软件上完成的，该软件用于下一代光子学产品的精确、多功能、高性能仿真设计，仿真的方法就是时域有限差分法，时域有限差分法的基本原理如下：

FDTD算法的基本思想是从Maxwell旋度方程的微分形式触发，利用二阶精度的中心差分方程，直接将微分运算转换为差分运算，模拟出电子脉冲和理想导体作用的时域响应，这样达到了在一定体积内核一段时间上对连续电磁场数据的抽样压缩。需要考虑的三点是差分格式、解的稳定性、吸收边界条件。有限差分通常采用的步骤是：采用一定的网格划分方式离散化场域，对场内的偏微分方程及各种边界条件进行差分离散化处理，建立差分格式，得到差分方程组，结合给定的代数方程组的解法，编制程序，求边值问题的数值解。

时域有限差分法最大的优点是不受介质结构、形状的影响，可通过调整Yee元胞的数量及尺寸来精确模拟任意结构、形状的电磁材料与电磁场的相互作用过程。

本设计将会基于时域有限差分方法，在FDTD Solutions仿真软件上建立一个有机薄膜太阳能电池，这个太阳能电池的构造由上下电极以及空穴阻挡层、活性介质、电子阻挡层这几部分组成，这个活性介质将会吸收光子产生电子空穴对，本设计就是要把该活性介质做成纳米柱的形状，厚度是不变的，这样不仅会减少活性介质材料的使用，而且本设计还要验证在这种纳米结构的情况下，吸收效率会提高，即太阳能电池的转换效率将会改善。