Software de simulación de dispositivos para grandes áreas.

Guía paso a paso: simulación de dispositivos de gran superficie y comprensión de los contactos hexagonales impresos.

Demostración del modelado de redes de resistencias para dispositivos orgánicos de gran superficie.

3D view of a large-area hexagonal contact structure in OghmaNano — Vista en 3D de un modelo de contacto de gran superficie. Rojo: malla metálica. Verde: polímero conductor. Amarillo: zona de extracción.

Three-dimensional circuit diagram generated from a large-area contact structure — La geometría se convierte automáticamente en una red de circuitos tridimensional para obtener una solución eléctrica rápida.

Resistance map across a large-area contact structure — Mapa de resistencia que indica las zonas donde la recolección actual es fácil y las zonas donde las pérdidas por falta de contacto son mayores.

Large-area PM6:Y6 solar cell with silver mesh and current collection geometry — Ejemplo de un dispositivo PM6:Y6 de gran superficie que muestra cómo los modelos de contacto se aplican a las estructuras de células solares iluminadas.

Contacts editor showing electrical contacts for a large-area structure — Se utiliza el contacto del editor para definir las regiones de extracción, los contactos de barrido y las condiciones de contorno.

1. Introducción

OghmaNano ofrece un marco de simulación de dispositivos para áreas extensas, que permite modelar estructuras fotovoltaicas y optoelectrónicas limitadas por el flujo de corriente lateral, la resistencia de contacto y la no uniformidad espacial. En lugar de resolver ecuaciones de deriva-difusión en 3D en todo el dominio, convierte la geometría en una red de resistencias y diodos resueltos espacialmente, lo que permite realizar simulaciones eficientes a escala de dispositivos y módulos. Esto posibilita una ampliación realista más allá de los dispositivos de laboratorio, donde las pérdidas están dominadas por la dispersión de la corriente en conductores transparentes, mallas metálicas y contactos, en lugar del transporte vertical. OghmaNano resuelve un circuito 3D que tiene en cuenta la geometría y se construye directamente a partir del diseño, visualizado en Figura ??, y cuya representación del circuito correspondiente se muestra en Figura ??. Se pueden generar o importar geometrías 3D arbitrarias, como mallas hexagonales, barras colectoras y electrodos con patrones, y analizarlas para determinar la resistencia, la caída de tensión, el sombreado y la concentración de corriente. El mismo flujo de trabajo se extiende desde contactos independientes hasta dispositivos iluminados, como se demuestra en el ejemplo de PM6:Y6 para áreas extensas en Figura ??.

Una introducción guiada está disponible en Figura ?? y Figura ??. El flujo de trabajo completo comienza con Parte A: configuración de un modelo de contacto 3D.

✨ ¿Qué puedes hacer con OghmaNano?

Cree geometrías realistas para áreas extensas: defina mallas metálicas, conductores transparentes, barras de extracción y diseños de contacto 3D personalizados.
Genere automáticamente redes de resistencias y diodos en 3D: convierta la geometría en un modelo de circuito que represente el transporte lateral y la pérdida de voltaje local.
Distribución de la resistencia y de la corriente: identifique las regiones de la estructura donde se producen las mayores pérdidas, tal como se muestra en el mapa de resistencia de Figura ??.
Estudie la ingeniería de contacto: pruebe cómo el paso de la malla, el ancho de la línea, la resistividad del material y la geometría de extracción afectan el rendimiento antes de la fabricación.
Incluya efectos ópticos y el cálculo de sombras: combine el modelo eléctrico de gran superficie con cálculos ópticos para estudiar el efecto de las sombras y la generación no uniforme.
Establezca una conexión entre los contactos y los dispositivos completos: amplíe el mismo flujo de trabajo desde las estructuras de recolección de corriente independientes hasta las celdas y los módulos de gran superficie iluminados.
Introduzca imperfecciones: represente los defectos de impresión, la variación del espesor espacial, la no uniformidad del material y los cambios locales en la resistividad.

Prueba con un ejemplo que abarque una zona amplia.

👉 Comienza con Parte A: simulación de contacto en superficies extensas.y luego continúa con Parte B: ejecutar el análisis y evaluar la resistencia y la pérdida de voltaje., Parte C: edición y optimización de las geometrías de contacto.o pasar a la sección con iluminación. tutorial sobre células solares PM6:Y6 de gran superficie.

2. ¿Por qué los dispositivos de gran superficie necesitan un solucionador diferente?

En el caso de los dispositivos de área reducida, el transporte se produce principalmente en dirección vertical, lo que hace que modelado por deriva y difusión adecuado. En áreas extensas, la limitación se traslada al transporte lateral a través de polímeros, contactos y rejillas metálicas, donde distribución de la corriente y resistencia de contacto dominar. En lugar de resolver ecuaciones completas de deriva y difusión en 3D, OghmaNano crea un Modelo de circuito tridimensional. donde cada volumen actúa como una resistencia y los diodos capturan el comportamiento activo. Esto permite mantener la física correcta para grandes áreas, al tiempo que se mantiene una eficiencia computacional. La geometría del contacto se puede examinar en Figura núm. ??mientras que la red generada muestra las rutas actuales, los puntos de congestión y las zonas con pérdidas de voltaje.

3. Contactos de gran superficie y recogida de corriente.

En dispositivos de gran superficie, un conductor transparente por sí solo suele ser insuficiente para distancias largas. Una solución común consiste en combinar una capa transparente que distribuye la corriente con una malla metálica: la primera recoge la carga localmente, mientras que la malla la transporta de forma eficiente hacia los contactos. OghmaNano modela esto directamente definiendo la estructura en capas, las regiones de contacto y la geometría, y luego la convierte en una red de circuitos tridimensional. Esto permite una comparación rápida de los diseños de la malla, las resistividades de los materiales y las configuraciones sin necesidad de fabricar prototipos.

Comience con: Parte A, Parte B y Parte C.

4. Mapas de resistencia, caída de tensión y optimización.

Una vez que se construye el circuito, OghmaNano analiza la estructura para calcular la resistencia efectiva al contacto de extracción. Los mapas resultantes ponen de manifiesto el rendimiento de forma directa: baja resistencia cerca de los contactos y del metal, y mayores pérdidas en las regiones con conexiones deficientes o en el centro. Esto permite establecer un flujo de trabajo de diseño claro: una alta resistencia en el centro de las celdas indica el tamaño de la malla, las pérdidas cerca de los contactos sugieren problemas de extracción y una resistencia uniformemente alta indica malas propiedades del conductor. El modelo muestra... dónde el problema no es solo que el diseño falla, sino en qué medida. El mismo enfoque se aplica a los dispositivos luminosos, combinando la distribución de la corriente con el comportamiento del diodo y la óptica, como se muestra en el tutorial sobre PM6:Y6 para grandes superficies.

5. De los modelos de contacto a los dispositivos totalmente iluminados.

OghmaNano no se limita a los contactos resistivos. El mismo marco de gran superficie puede extenderse a dispositivos completos mediante la incorporación de elementos de diodo en la red y el suministro de generación óptica a partir de un solucionador óptico de película delgada. En este caso, la recolección de corriente lateral sigue siendo gestionada por el modelo de circuito tridimensional, pero el comportamiento fotovoltaico local se captura mediante una ecuación de diodo iluminado. Esto es especialmente útil para las células fotovoltaicas orgánicas de gran superficie y las arquitecturas de dispositivos de película delgada relacionadas, donde la dispersión de la corriente y las pérdidas de contacto son los factores dominantes a gran escala.

Esto le permite integrar tres niveles de modelado en un único entorno:

Modelos que solo consideran el contacto para el diseño de la colección actual y la resistencia superficial.
Células iluminadas de gran superficie en las que se incorporan el comportamiento de diodo y la fotogeneración.
Módulos tridimensionales complejos en los que la configuración actual, la geometría y la interconexión son elementos importantes que deben considerarse simultáneamente.

Para obtener información sobre flujos de trabajo relacionados, consulte: simulación de OPV, simulación de OLED, simulación de células solares PM6:Y6 de gran superficie y estructuras complejas de dispositivos y módulos en 3D.

6. Aplicaciones típicas

Este modelo de simulación es útil en todos aquellos casos en los que la corriente debe propagarse lateralmente a través de una capa resistiva antes de llegar a un contacto de extracción altamente conductor. Sus aplicaciones típicas incluyen:

células solares orgánicas y de perovskita de gran superficie,
células fotovoltaicas impresas y flexibles.
Paneles de iluminación OLED.
dispositivos electrocrómicos y sensores,
optimización del electrodo transparente y de la malla.
estudios a nivel de módulo sobre el diseño de contactos y el sombreado.

En todos estos casos, la pregunta fundamental es la misma: ¿cómo se traduce la geometría en pérdidas eléctricas? OghmaNano responde directamente a esta pregunta relacionando la estructura tridimensional con una red eléctrica ya resuelta.