شبیهسازی CELIV روی سلولهای خورشیدی پروسکایتی: بخش B
گام ۱: ویرایش نرخ رمپ
آزمایش CELIV به Time Domain Editor متکی است. شبیهسازیهای حوزه زمان با استفاده از این ابزار پیکربندی میشوند که میتوان از پنجره Editors با کلیک روی دکمه Time Domain Editor به آن دسترسی داشت (??). اولین زبانه، JV sweep پیشفرض حوزه زمان را ارائه میکند که برای شبیهسازی هیسترزیس در دستگاههای پروسکایتی استفاده میشود (??). در این پیکربندی، ولتاژ از 0 V شروع میشود، تا یک بایاس منفی جاروب میشود، و سپس تا یک بایاس مثبت بالا میرود — این یک پیکربندی استاندارد برای شبیهسازیهای JV هیسترزیسی حوزه زمان است. با این حال، در CELIV ما به جاروب هیسترزیس علاقهمند نیستیم، بلکه به گذرای استخراج توجه داریم. با کلیک روی زبانه CELIV، میتوانید به پیکربندی آزمایش CELIV سوئیچ کنید (??). در اینجا، شبیهسازی با یک پیشبایاس اولیه +0.6 V، و سپس یک جاروب خطی تا –5 V، و بعد بازگشت ناگهانی به ولتاژ آغازین پیکربندی شده است. این آزمایش همچنین در شرایط تاریک (بدون روشنسازی) تعریف شده است. توجه داشته باشید که نام زبانهها در Time Domain Editor کاملاً قابل ویرایش هستند، بنابراین میتوانید آنها را در صورت نیاز تغییر نام دهید. پارامترهای برنامه ولتاژ را میتوان مستقیماً با استفاده از جدول پایین پنجره تغییر داد.
از پنجره اصلی OghmaNano، به نوار Simulation type بروید (??). دو آیکون مرتبط با ویرایشگر حوزه زمان خواهید دید: جاروب Perovskite و جاروب CELIV. اینها مستقیماً به شکلموجهایی که پیشتر در Time Domain Editor تعریف شدهاند متصل هستند. اگر دکمه CELIV انتخاب شده باشد، حلگر یک گذرای CELIV را اجرا میکند؛ اگر دکمه Perovskite فعال باشد، حلگر در عوض جاروب JV حوزه زمان را که پیشتر نشان داده شد اجرا خواهد کرد. توجه به این نکته مهم است که این جاروبهای ولتاژ همواره به کنتاکت فعال تعریفشده در Contact editor اعمال میشوند. همین اصل برای هر نوع دستگاهی برقرار است (برای مثال OFETها، OLEDها، یا دیودها). بهعنوان تمرین، به Time Domain Editor در زبانه CELIV بازگردید و ولتاژ توقف را از –5 V به –6 V تغییر دهید. سپس شبیهسازی را دوباره اجرا کرده و بررسی کنید که گذرای استخراج چگونه تغییر میکند. تمرینهای راهنماییشده بیشتر در ادامه به شما کمک میکنند درک خود را از تحلیل CELIV عمیقتر کنید.
📝 خودتان امتحان کنید:
- Time Domain Editor را باز کنید و به زبانه CELIV بروید.
- Stop Voltage را از –5 V به –10 V تغییر دهید.
- شبیهسازی را دوباره اجرا کنید و گذرای CELIV جدید را با حالت اولیه مقایسه کنید. قله استخراج از نظر زمان و دامنه چگونه جابهجا میشود؟
- Ramp Length را تنظیم کنید تا جاروب ولتاژ کندتر یا سریعتر شود. مشاهده کنید که این کار چگونه بر مکان و پهنای قله اثر میگذارد.
- در ویرایشگر Electrical parameters، تحرکپذیری حامل را به اندازه یک مرتبه بزرگی کاهش دهید. CELIV را دوباره اجرا کنید — تحرکپذیری کمتر چگونه زمان قله را تغییر میدهد؟
- اکنون مقدار تحرکپذیری را افزایش دهید (برای مثال آن را دو برابر کنید) و اثر آن را یادداشت کنید. آیا قله استخراج همانطور که انتظار میرود زودتر ظاهر میشود؟
- در نوار optical پنجره اصلی، مقدار Light intsnity را برای شبیهسازی روشنسازی بیشتر/کمتر افزایش دهید. مشاهده کنید که تولید قویتر چگونه ارتفاع قله گذرا را افزایش میدهد.
✅ نتایج مورد انتظار
- Stop Voltage: ولتاژ توقف منفیتر میدان استخراج را افزایش میدهد، که به یک قله اندکی بلندتر و تیزتر منجر میشود.
- Ramp Length: جاروب آهستهتر (رمپ بلندتر) قله را به زمانهای دیرتر منتقل میکند و آن را پهنتر میکند؛ جاروب سریعتر قله را زودتر و باریکتر میکند.
- Mobility: تحرکپذیری کمتر قله را به تأخیر میاندازد ( tmax بزرگتر)، در حالیکه تحرکپذیری بیشتر قله را زودتر منتقل میکند. این رفتار مستقیماً از معادله CELIV پیروی میکند.
- Light Intensity: افزایش روشنسازی دامنه قله را بالا میبرد زیرا حاملهای بیشتری تولید میشوند. کاهش روشنسازی قله را سرکوب میکند، و در نور بسیار کم ممکن است جدا کردن سیگنال استخراج از خط پایه خازنی دشوار شود.
این روندها با نظریه CELIV سازگار هستند و راهی برای اعتبارسنجی هر دو مورد، یعنی تنظیمات شبیهسازی و شهود فیزیکی شما، فراهم میکنند.