1. 为什么要进行参数优化？

在优化器件时，工程师或科学家往往希望知道器件的最优结构是什么。例如，钙钛矿太阳能电池由多层构成，但每一层的最优厚度是多少？如果把钙钛矿层做得很厚，那么会吸收更多光，但缺点是载流子逃离器件需要更长时间，因此复合会更高。相反，如果把该层做得很薄，载流子不会在器件中停留太久，因此很少有载流子有机会复合，但缺点是一开始就不会吸收很多光子，因为该层很薄。如果再考虑到光会在器件的界面上多次反射，建立驻波图样，这将进一步使优化问题复杂化，因为不仅需要优化钙钛矿层的厚度，还需要同时优化所有其他层的厚度。为了解决这个多参数优化问题，可以使用扫描窗口中的快速优化器。

2. 使用多参数优化器

在新建仿真窗口的子主题 脚本与拟合 下，有若干多参数优化器示例：

• 电学层优化器： 该示例改变有机太阳能电池仿真中两个有源层的层厚，并将 PCE/FF/V_OC 绘制为这些层厚的函数。
• 光学层优化器（钙钛矿）： 该示例改变钙钛矿太阳能电池中两层的厚度，并绘制器件内每一层产生的电流。
• 光学层优化器（OPV）： 该示例改变 OPV 太阳能电池中两层的厚度，并绘制器件内每一层产生的电流。

在本文中我们将使用 光学层优化器（钙钛矿）。如果你打开该仿真并进入扫描窗口，你会看到一个已经设置好的扫描，名为 optimizer。如果你打开它，你将得到图 17.7 所示的窗口。该扫描窗口看起来与上一节描述的扫描窗口完全相同，但关键区别在于 快速优化器 按钮被按下。当该按钮被按下时，扫描结果不会写入磁盘；相反，关键的仿真参数会被制表，并在仿真结束时保存到磁盘。注意在这个例子中，我们将钙钛矿层的厚度（dy）在 300nm 到 500 nm 之间以 10 nm 的步长变化，并将 TiO2 层的厚度（dy）从 100 nm 变化到 300 nm，同样以 10 nm 为步长。尝试运行该仿真，然后使用 Windows 资源管理器进入你的仿真目录，再打开名为 optimize 的文件夹，在那里你会找到一个名为 optimizer_output.csv 的 csv 文件。如果你用 Excel 或 LibreOffice 打开它，它将类似于图 17.8。

如果你仔细查看图 17.8，可以看到前两列标注为 epitaxy.layer2.dy 和 epitaxy.layer1.dy。这些就是我们在扫描窗口中决定要改变的层厚。对于器件中的每一个后续层，都有两列，标注为 layerX/light_frac_photon_generation 和 layerX/J。这些分别表示该层内吸收光的比例，以及如果该层内吸收的所有光都被转化为电流时该层所能产生的最大电流。显然，如果光在有源层中被吸收，它很有可能转化为电流；然而如果光在背部金属接触中被吸收，那么该光转化为电流的可能性很小。如果你使用 Excel/LibreOffice 中包含的排序工具，就可以找出哪些器件结构产生的电流最大。