آموزش ماژول پروسکایتی با مساحت بزرگ بخش C: هندسه را ویرایش کنید و دستگاه خود را مقیاس‌افزایی کنید

در بخش A و بخش B شما مثال را باز کردید، مش مدار را ساختید، شبیه‌سازی را اجرا کردید، و خروجی‌ها را بررسی کردید. در این بخش پایانی، هندسه دستگاه را ویرایش خواهیم کرد و خواهیم دید که رفتار در سطح ماژول چگونه تغییر می‌کند. ایده کلیدی این است که ماژول یک مدل مدار 3D با فوتو-تولید است: هیچ چیز “جادویی” درباره پروسکایتی بودن آن وجود ندارد، فراتر از ویژگی‌های نوری‌ای که به ناحیه فعال اختصاص می‌دهید.

گام 1: باز کردن Object editor

در نمای 3D، همان‌طور که در ?? نشان داده شده است، روی دستگاه راست‌کلیک کنید، سپس روی Edit object کلیک کنید. این کار Object editor نشان‌داده‌شده در ?? را باز می‌کند.

گام 2: ماده نوری و بازده فوتون

در بخش Optical از Object editor (??)، تخصیص فعلی Optical material را خواهید دید. در این مثال این مقدار روی perovskites/std_perovskite تنظیم شده است.

این ماده “پروسکایت استاندارد” قرار است نماینده باشد: در عمل، ثابت‌های نوری گزارش‌شده برای مواد از نوع MAPI/MAPbI₃ در مقالات مختلف متفاوت‌اند (فرآوری متفاوت، روش‌های اندازه‌گیری، رویکردهای برازش، و غیره). استفاده از یک طیف جذب میانگین/نماینده، یک رفتار پیش‌فرض معقول فراهم می‌کند بدون آنکه به یک مجموعه‌داده خاص متعهد شود.

می‌توانید ماده نوری را با کلیک روی دکمه ... کنار فیلد ماده نوری تغییر دهید. توجه داشته باشید که اگرچه این یک مثال “ماژول پروسکایتی” است، موتور شبیه‌سازی در اینجا اساساً یک مدل مدار + فوتو-تولید است. اگر ضرایب جذب را تغییر دهید، هیچ چیز مانع نمی‌شود که آن را به یک رده دستگاه متفاوت (برای مثال یک جاذب آلی) تبدیل کنید و بررسی کنید که هنگام مقیاس‌افزایی چگونه رفتار می‌کند.

گام 3: معنی فیلدهای کلیدی هندسه چیست

Object editor یک مجموعه فشرده از پارامترها را فراهم می‌کند که هم هندسه و هم نحوه مشارکت آن در مش الکتریکی را تعریف می‌کنند:

• Object type = Active: این به این معنی است که شیء از نظر الکتریکی فعال است و در مش مدار شرکت خواهد کرد. برای ناحیه جاذب باید روی Active تنظیم شده باشد، در غیر این صورت در مدل الکتریکی مشارکت نخواهد داشت.
• Offset (x, y, z): موقعیت شیء در فضا. این همان جایی است که شیء در دستگاه مختصات سراسری “شروع” می‌شود.
• xyz size (dx, dy, dz): ابعاد فیزیکی شیء. توجه کنید که اندازه y معمولاً بسیار کوچک‌تر از x و z است زیرا این یک ساختار لایه نازک است.
• Number of objects: این ویژگی تکثیر است. شما یک شیء (یک مجموعه از پارامترها/مواد) تعریف می‌کنید، و OghmaNano نسخه‌های کپیِ آن را با offset در فضا ایجاد می‌کند. این دقیقاً همان چیزی است که برای یک ماژول چند-فینگر می‌خواهیم: همه فینگرها پارامترهای یکسانی دارند، اما در سراسر دستگاه تکرار می‌شوند. نتیجه مهم این است که اگر شیء پایه را ویرایش کنید، همه فینگرهای تکثیرشده را ویرایش می‌کنید.

در این مثال، ناحیه جاذب به‌گونه‌ای تکثیر شده است که ماژول پنج فینگر داشته باشد. اگر تعداد اشیا را از 5 → 4 تغییر دهید، نمای 3D باید به‌روزرسانی شود تا یک ناحیه تکرارشده کمتر را نشان دهد (پس از بازسازی مش / تازه‌سازی نما در صورت نیاز).

گام 4: کاهش ماژول از پنج فینگر به سه فینگر

اکنون یک تغییر کنترل‌شده در هندسه ایجاد خواهیم کرد: تعداد فینگرها را از پنج به سه کاهش می‌دهیم. این یک “آزمون تنش” خوب است زیرا شما را مجبور می‌کند هم هندسه و هم کنتاکت‌ها را ویرایش کنید، سپس اعتبارسنجی کنید که مش مدار هنوز متصل است.

نتیجه هدف، مشی است که شبیه ?? باشد.

گام 5: اشکال‌زدایی اتصال‌پذیری مش (چه چیزهایی می‌توانند اشتباه شوند)

وقتی شروع به ویرایش هندسه می‌کنید، ایجاد یک مشکل ظریف در اتصال‌پذیری بسیار آسان است: یک شکاف، یک هم‌پوشانیِ از‌دست‌رفته، یا ناحیه‌ای که واقعاً به مدار متصل نیست. نمونه‌ای از این نوع مشکل در ?? نشان داده شده است، جایی که یک شکاف قابل مشاهده وجود دارد و بنابراین هیچ مسیر پیوندی از یک ناحیه دستگاه به ناحیه دیگر وجود ندارد.

نکته مهم این است که اگر یک مدار قطع‌شده ایجاد کرده باشید، حل‌گر ممکن است همچنان تلاش به تکرار کند و ممکن است رفتار همگرایی عجیبی ببینید، اما نتایج از نظر فیزیکی معنادار نخواهند بود. سریع‌ترین راه برای اشکال‌زدایی این است که: مش را بازسازی کنید و آن را به‌صورت بصری بررسی کنید. اگر مش متصل باشد و کنتاکت‌ها همان‌جایی باشند که فکر می‌کنید، شبیه‌سازی معمولاً درست است.

بعد چه کار کنیم

اکنون گردش‌کار اصلی را در اختیار دارید: از یک مجموعه پارامتر دستگاه کوچک (مواد + مقاومت‌ها) شروع کنید، یک هندسه ماژول بسازید، مش مدار را تولید کنید، اجرا کنید، و JV/جریان‌های کنتاکت و اتصال‌پذیری مش را بررسی کنید.

آفرین! شما آموزش ماژول پروسکایتی را کامل کردید - شامل ویرایش هندسه، بازسازی مش مدار، و اعتبارسنجی اتصال‌پذیری 🎉