Logiciel de simulation pour dispositifs de grande taille

Guide pratique : simulation de dispositifs de grande surface et compréhension des contacts hexagonaux imprimés.

Présentation d’une modélisation de réseaux de résistances pour les dispositifs organiques de grande surface.

3D view of a large-area hexagonal contact structure in OghmaNano — Vue en 3D d’un modèle de contact sur une grande surface. Rouge : réseau métallique. Vert : polymère conducteur. Jaune : zone d’extraction.

Three-dimensional circuit diagram generated from a large-area contact structure — La géométrie est automatiquement convertie en un réseau de circuits tridimensionnel, ce qui permet d’obtenir rapidement une solution électrique.

Resistance map across a large-area contact structure — Carte de la résistance indiquant les zones où le prélèvement actuel est facile et celles où les pertes de contact sont les plus importantes.

Large-area PM6:Y6 solar cell with silver mesh and current collection geometry — Exemple d’un dispositif PM6:Y6 de grande surface illustrant la manière dont les modèles de contact s’appliquent aux structures de cellules solaires éclairées.

Contacts editor showing electrical contacts for a large-area structure — Le contact défini par l’éditeur est utilisé pour spécifier les régions d’extraction, les zones de contact balayées et les conditions aux limites.

1. Introduction

OghmaNano propose plate-forme de simulation pour dispositifs de grande taille pour la modélisation de structures photovoltaïques et optoélectroniques, en tenant compte des limitations liées à flux de courant latéral, résistance de contact et non-uniformité spatialeAu lieu de résoudre l’équation de dérive-diffusion en trois dimensions pour l’ensemble du domaine, il transforme la géométrie en une réseau de résistances et de diodes à résolution spatiale, ce qui permet de réaliser des simulations efficaces à l’échelle des dispositifs et des modules. Cela offre la possibilité d’effectuer une mise à l’échelle réaliste au-delà des dispositifs de laboratoire, où les pertes sont principalement dues à la dispersion du courant dans les conducteurs transparents, les réseaux métalliques et les contacts, plutôt qu’au transport vertical. OghmaNano résout un circuit 3D tenant compte de la géométrie, construit directement à partir du schéma, et visualisé dans Figure ??, la représentation du circuit correspondant étant présentée dans Figure ??Géométries 3D arbitraires, par exemple : maillages hexagonaux, barres omnibus et électrodes à motifs.—peuvent être générés ou importés, puis analysés pour déterminer leur résistance, leur chute de tension, leur sensibilité à l’ombre et les phénomènes de concentration de courant. Le même processus s’applique aux contacts isolés comme aux dispositifs éclairés, comme le montre l’exemple à grande échelle du PM6:Y6 dans Figure ??.

Une présentation guidée est disponible dans Figure ?? et Figure ??Le processus complet commence par Partie A : configuration d’un modèle de contact 3D..

✨ Ce que vous pouvez faire avec OghmaNano.

Créez des géométries réalistes pour de grandes surfaces : définissez des réseaux métalliques, des conducteurs transparents, des barres d’extraction et des configurations de contacts 3D personnalisées.
Générez automatiquement des réseaux de résistances et de diodes en 3D : convertissez la géométrie en un modèle de circuit qui prend en compte le transport latéral et la perte de tension locale.
Résistance de la carte et répartition du courant : déterminer quelles zones de la structure contribuent le plus aux pertes, comme l’illustre la carte de résistance présentée dans Figure ??.
Étudiez l’ingénierie des contacts : testez l’incidence du pas du maillage, de la largeur des lignes, de la résistivité du matériau et de la géométrie d’extraction sur les performances, avant la fabrication.
Intégrez des effets optiques et des dégradés : combinez le modèle électrique à grande échelle avec calculs optiques pour étudier les phénomènes d’ombrage et de génération non uniforme.
Faites le lien entre les contacts et les dispositifs complets : étendez le même processus, depuis les structures autonomes de collecte de courant jusqu’aux cellules et modules de grande surface éclairés.
Introduire des imperfections : représenter les défauts d’impression, les variations d’épaisseur spatiales, les non-uniformités des matériaux et les variations locales de résistivité.

Essayez un exemple qui couvre une grande surface.

👉 Commencez par Partie A : simulation de contact sur une grande surface.puis continuez à Partie B : lancement de l’analyse et évaluation de la résistance et de la perte de tension., Partie C : modification et optimisation des géométries de contact.ou passez à la section suivante. guide pratique sur les cellules solaires PM6:Y6 à grande surface.

2. Pourquoi les dispositifs de grande taille nécessitent-ils un algorithme de résolution différent ?

Pour les dispositifs utilisés sur de petites surfaces, le transport se fait principalement à la verticale, ce qui modélisation par dérive et diffusion approprié. Sur une grande surface, la limitation se manifeste par le transport latéral à travers les polymères, les contacts et les réseaux métalliques, où répartition du courant et résistance de contact dominer. Au lieu de résoudre l’équation complète de dérive-diffusion en 3D, OghmaNano construit un modèle. Modèle de circuit en 3D où chaque volume se comporte comme une résistance et les diodes permettent de modéliser le comportement actif. Cette approche permet de conserver une description précise de la physique à grande échelle tout en restant efficace sur le plan computationnel. La géométrie des contacts peut être examinée dans Figure ??tandis que le réseau généré permet d’identifier les trajets actuels, les points de congestion et les zones de perte de tension.

3. Contacts de grande surface et collecte du courant.

Dans les dispositifs de grande surface, un simple conducteur transparent est généralement insuffisant sur de longues distances. Une solution courante consiste à combiner une couche transparente de répartition du courant avec une grille métallique : la première collecte les charges localement, tandis que la grille les transporte efficacement vers les contacts. OghmaNano modélise directement cela en définissant la structure en couches, les régions de contact et la géométrie, puis en la convertissant en un réseau de circuits 3D. Cela permet une comparaison rapide des conceptions de grille, des résistivités des matériaux et des agencements, sans nécessiter de fabrication.

Commencez par : Partie A, Partie Bet Partie C.

4. Cartes de résistance, chute de tension et optimisation.

Une fois le circuit construit, OghmaNano analyse sa structure afin de calculer la résistance effective au niveau du point de contact pour l’extraction. Les cartes qui en résultent mettent en évidence les performances de manière directe : faible résistance à proximité des contacts et du métal, et pertes plus importantes dans les zones mal connectées ou centrales. Cela permet d’établir un processus de conception clair : une résistance élevée au centre des cellules indique une taille de maillage inadéquate, des pertes à proximité des contacts suggèrent des problèmes d’extraction, et une résistance élevée et uniforme indique de mauvaises propriétés du conducteur. Le modèle montre que… où l’échec de la conception ne se limite pas à son ampleur. La même approche s’applique aux dispositifs à illumination, en combinant la répartition du courant avec le comportement des diodes et l’optique, comme le montre le guide pratique sur les cellules photovoltaïques PM6:Y6 à grande surface.

5. De la conception de modèles de contact à la création d’appareils entièrement lumineux.

OghmaNano ne se limite pas aux contacts résistifs. La même structure à grande surface peut être étendue à des dispositifs complets en intégrant des éléments de diodes dans le réseau et en utilisant une source optique provenant d’un solveur optique à couches minces. Dans ce cas, la collecte du courant latéral est toujours gérée par le modèle de circuit 3D, mais le comportement photovoltaïque local est pris en compte grâce à une équation de diode éclairée. Ceci est particulièrement utile pour les OPV à grande surface et les architectures de dispositifs à couches minces connexes, où la dispersion du courant et les pertes de contact sont prépondérantes à grande échelle.

Cela vous permet de créer un pont entre trois niveaux de modélisation au sein d’un même environnement :

Modèles basés uniquement sur le contact pour la conception de la collection actuelle et de la résistance de surface.
Cellules lumineuses de grande surface dans lesquelles on ajoute les propriétés de diode et la photogénération.
Modules 3D complexes dans lesquels la configuration actuelle, la géométrie et l’interconnexion sont toutes des éléments importants qui doivent être pris en compte simultanément.

Pour consulter les flux de travail connexes, veuillez vous référer à : Simulation de cellules photovoltaïques organiques., Simulation d’écran OLED., simulation de cellules solaires PM6:Y6 sur une grande surfaceet structures complexes d’appareils et de modules en 3D.

6. Applications typiques

Ce modèle de simulation est utile dans tous les contextes où le courant doit se propager latéralement à travers une couche résistive avant d’atteindre un contact d’extraction à haute conductivité. Les applications typiques comprennent :

cellules solaires organiques et à pérovskite de grande surface,
cellules photovoltaïques imprimées et flexibles,
Panneaux d’éclairage OLED,
dispositifs électrochromes et capteurs,
optimisation de l’électrode transparente et du réseau.
études au niveau du module sur la conception des contacts et le rendu des ombres.

Dans tous ces cas, la question centrale reste la même : comment la géométrie se traduit-elle en pertes électriques ? OghmaNano répond directement à cette question en établissant un lien entre la structure tridimensionnelle et un modèle de réseau électrique résolu.