JV-Editor (Editor für Simulationen im stationären Zustand)

1. Eingaben

Wenn Sie im Simulationseditor auf das Symbol für den JV-Editor klicken (??), wird das JV-Editor-Fenster geöffnet (??). Der JV-Editor wird verwendet, um stationäre Strom-Spannungs-Simulationen zu konfigurieren. Er wendet eine Spannungsrampe von einer definierten Anfangsspannung bis zu einer Endspannung an, unabhängig davon, ob es sich bei dem Bauelement um eine Solarzelle, ein OFET oder eine andere Struktur handelt.

Simulation editors ribbon with the JV editor icon highlighted. — Öffnen Sie den JV-Editor über die Multifunktionsleiste der Simulations-Editoren.

Sie können die Anfangsspannung, die Endspannung und die Schrittweite einstellen. Der Spannungs-Schrittmultiplikator (JV) skaliert die Schrittweite nach jeder Erhöhung. Der Standardwert ist 1,0 (keine Veränderung). Wenn Sie diesen Multiplikator leicht über 1,0 einstellen, kann dies die Anzahl der Schritte reduzieren und die Simulation beschleunigen, aber Werte, die deutlich über 1,05 liegen, können zu Konvergenzproblemen führen.

JV editor window with fields for start/stop voltage, step, step multiplier, external voltage as stop, and output controls. — JV-Editorfenster zur Konfiguration von stationären Strom-Spannungs-Simulationen.

Parameter	Beschreibung
`Start voltage`	Anfangsversatz der Spannungsrampe (V).
`Stop voltage`	Endgültige Voreinstellung der Spannungsrampe (V).
`Voltage step`	Inkrement zwischen aufeinanderfolgenden Bias-Punkten (V).
`JV voltage step multiplier`	Nach jedem Datenpunkt wird die Schrittweite angepasst. Werte größer als 1 erhöhen die Schrittweite im Verlauf des Messvorgangs (nützlich für große Messbereiche); sehr große Werte können die Konvergenz beeinträchtigen.
`Use external voltage as stop`	Wählt das Abbruchkriterium aus. Wenn aktiviert, wird die Spannung des externen Geräts verwendet (nach dem Reihen-/Nebenschlusswiderstand). Wenn deaktiviert, wird die interne Diodenspannung verwendet.
`Maximum current density`	Beendet den Messvorgang, sobald die Stromdichte diesen Schwellenwert erreicht (A·m−2).
`Single point`	Berechnet einen einzelnen Betriebspunkt anstelle einer vollständigen Strom-Spannungs-Charakteristik.
`JV curve photon generation efficiency`	Multiplikator, der auf die optische Erzeugungsrate angewendet wird; kann die Rekombination von Doppelpaaren berücksichtigen.
`Charge carrier generation model`	Wählt den optischen Solver aus (z. B. Transfermatrix, Raytracing).
`Smooth the EQE spectra`	Wendet eine Glättungsfunktion auf die EQE-Daten an, bevor diese verwendet werden (wird in bestimmten 2D-OFET-Simulationen eingesetzt).
`Output verbosity to disk`	Steuert das Schreiben von Momentaufnahmen (Bänder, Träger, Generationsraten). Es können entweder gar keine Daten, nur die wichtigsten Ergebnisse, alle Daten oder alle Daten in jedem n-ten Schritt gespeichert werden.
`Dump trap distribution`	Schreibt das Zustandsdichteprofil der Falle auf die Festplatte.
`Save parameter sweeps`	Speichert zusammenfassende Kennwerte (durchschnittliche Rekombinationsrate, Trägerdichte, eingeschlossene Träger) im Verzeichnis `sweep`.

2. Ergebnisse/Ausgaben

Simulationsdateien

Files produced by the JV simulation
Dateiname	Beschreibung	Anmerkungen
`charge.dat`	Ladungsdichte in Abhängigkeit von der Spannung
`jv.dat`	Strom-Spannungs-Kennlinie
`k.csv`	Rekombinationskonstante k
`sim_info.dat`	Zusammenfassung der Simulation (berechnete Werte für \(V_{oc}\), \(J_{sc}\) usw.); siehe §4.1.4.

Simulationsordner

Directories written by the JV simulation
Verzeichnis	Beschreibung	Anmerkungen
`snapshots/`	Positionsabhängige Daten für jeden Simulationsschritt für wichtige Geräteparameter (z. B. Leitungsband, Valenzband, Potential, Trägerdichte, Generations- und Rekombinationsraten).
`sweep/`	Räumlich integrierte (gerätegemittelte) Kennwerte in Abhängigkeit vom Simulationsschritt (z. B. Gesamt-/mittlere Rekombinationsrate, mittlere Trägerdichte, Dichte der eingefangenen Träger).

Diese Ausgaben können aktiviert werden, indem man im Simulationseditor die Ausführlichkeit der Ausgabe für die Festplatte einstellt (und bei zusammengefassten Metriken die Option „Parameterreihen speichern“ aktiviert).

sim_info.dat

Dies ist eine JSON-Datei, die alle wichtigen Simulationsmetriken wie \(J_{sc}\), \(V_{oc}\) enthält. Eine Beispiel-Datei „sim_info.dat“ finden Sie unten:

Symbol	JSON-Token	Bedeutung	Einheiten
\(FF\)	ff	Füllfaktor	au
\(PCE\)	pce	Wirkungsgrad der Energieumwandlung	%
\(P_{max}\)	P_max	Maximale Leistung bei optimalem Arbeitspunkt	W
\(V_{oc}\)	V_oc	Leerlaufspannung	V
\(voc_{R}\)	voc_R	Rekombinationsrate an der Position \(P_{max}\)
\(jv_{voc}\)	jv_voc	Die JV-Daten deuten auf \(V_{oc}\) hin.
\(jv_{pmax}\)	jv_pmax	Die JV-Daten deuten auf \(P_{max}\) hin.
\(voc_{nt}\)	voc_nt	Eingeschlossene Elektronendichte bei \(V_{oc}\).	m\(^{-3}\)
\(voc_{pt}\)	voc_pt	Konzentration von eingefangenen Defektheltern an der Stelle \(V_{oc}\).	m\(^{-3}\)
\(voc_{nf}\)	voc_nf	Freie Elektronendichte an der Stelle \(V_{oc}\).	m\(^{-3}\)
\(voc_{pf}\)	voc_pf	Freie Lochdichte an \(V_{oc}\)	m\(^{-3}\)
\(J_{sc}\)	J_sc	Stromdichte bei Kurzschluss	A m\(^{-2}\)
\(jv_{jsc}\)	jv_jsc	Mittlere Ladungsdichte an der Position \(J_{sc}\).	m\(^{-3}\)
\(jv_{vbi}\)	jv_vbi	Integrierte Spannung	V
\(jv_{gen}\)	jv_gen	Durchschnittliche Generationsrate
\(voc_{np}\)	voc_np	Produkt aus Trägerdichte und \(V_{oc}\)
\(j_{pmax}\)	j_pmax	Aktuell bei \(P_{max}\)	A m\(^{-2}\)
\(v_{pmax}\)	v_max	Spannung an \(P_{max}\)	V

Symbol	JSON-Token	Bedeutung	Einheiten	Gleichung.
\(\mu_{jsc}\)	mu_jsc	Durchschnittliche Mobilität an \(J_{sc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{jsc}\)	mu_geom_jsc	Geometrischer Mittelwert der Mobilität bei \(J_{sc}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom\_micro}_{jsc}\)	mu_geom_mikro_jsc	Geometrischer Mittelwert der durchschnittlichen Mobilität bei \(J_{sc}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu_{voc}\)	mu_voc	Durchschnittliche Mobilität an \(V_{oc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{voc}\)	mu_geom_voc	Geometrischer Mittelwert der Mobilität bei \(V_{oc}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\)
\(\mu^{geom\_avg}_{voc}\)	mu_geom_mikro_vokabular	Geometrischer Mittelwert der durchschnittlichen Mobilität bei \(V_{oc}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\)
\(\mu^e_{pmax}\)	mu_e_pmax	Durchschnittliche Elektronenbeweglichkeit bei \(P_{max}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^h_{pmax}\)	mu_h_pmax	Durchschnittliche Ladungsträgermobilität in \(P_{max}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{pmax}\)	mu_geom_pmax	Geometrischer Mittelwert der Mobilität bei \(P_{max}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\)
\(\mu^{geom\_micro}_{pmax}\)	mu_geom_mikro_pmax	Geometrischer Mittelwert der durchschnittlichen Mobilität bei \(P_{max}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\)
\(\mu_{pmax}\)	mu_pmax	Durchschnittliche Mobilität an \(P_{max}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)

Symbol	JSON-Token	Bedeutung	Einheiten	Gleichung.	Referenz
\(\tau_{voc}\)	tau_voc	Rekombinationszeit an \(V_{oc}\)	s	\(R=(n-n_0)/\tau\)
\(\tau_{pmax}\)	tau_pmax	Rekombinationszeit an \(P_{max}\)	s	\(R=(n-n_0)/\tau\)
\(\tau^{all}_{voc}\)	tau_alle_vokabeln	Rekombinationszeit (alle Träger) an \(V_{oc}\)	s	\(R=n/\tau\)
\(\tau^{all}_{pmax}\)	tau_alle_pmax	Rekombinationszeit (alle Träger) an \(P_{max}\)	s	\(R=n/\tau\)
\(\theta_{srh}\)	theta_srh	\(\theta_{SRH}\) Sammelkoeffizient bei \(P_{max}\)	au		S. 100, 5.2a