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OghmaNano Multiphysics simulation platform for optoelectronic devices and photonic systems DOWNLOAD Quick Start guide

Éditeur JV (éditeur pour la simulation en régime permanent)

1. Données d’entrée

Si vous cliquez sur l’icône de l’éditeur JV dans le ruban des éditeurs de simulation (??), la fenêtre de l’éditeur JV s’ouvrira (??). L’éditeur JV est utilisé pour configurer les simulations de courant-tension en régime permanent. Il applique une rampe de tension allant d’une tension de départ définie à une tension d’arrêt, quel que soit le type de dispositif (cellule solaire, transistor OFET ou autre structure).

Simulation editors ribbon with the JV editor icon highlighted.
Ouvrez l’éditeur JV à partir du ruban des éditeurs de simulation.

Vous pouvez définir la tension de départ, la tension d’arrêt et l’amplitude de l’incrément. Le multiplicateur d’incrément de tension JV ajuste l’amplitude de l’incrément après chaque étape. La valeur par défaut est de 1,0 (pas d’augmentation). Définir ce multiplicateur légèrement au-dessus de 1,0 peut réduire le nombre d’étapes et accélérer la simulation, mais des valeurs beaucoup plus élevées que 1,05 peuvent entraîner des problèmes de convergence.

JV editor window with fields for start/stop voltage, step, step multiplier, external voltage as stop, and output controls.
Fenêtre de l’éditeur JV permettant de configurer les simulations de courant-tension en régime permanent.
Paramètre Description
Start voltageDécalage initial de la rampe de tension (V).
Stop voltageDécalage final de la rampe de tension (V).
Voltage stepIncrément entre les points de polarisation successifs (V).
JV voltage step multiplierAjuste l’amplitude du pas après chaque point. Les valeurs supérieures à 1 augmentent l’amplitude du pas au fur et à mesure de l’avancement du balayage (ce qui est utile pour les grandes plages de valeurs) ; des valeurs très élevées peuvent affecter la convergence.
Use external voltage as stopPermet de choisir le critère d’arrêt. Lorsqu’il est activé, il utilise la tension du dispositif externe (après la résistance en série/en parallèle). Lorsqu’il est désactivé, il utilise la tension de la diode interne.
Maximum current densityMet fin à la mesure lorsque la densité de courant atteint cette valeur seuil (A·m−2).
Single pointCalcule un seul point de fonctionnement au lieu d’effectuer une analyse complète de la courbe J-V.
JV curve photon generation efficiencyFacteur multiplicatif appliqué au taux de génération optique ; il peut tenir compte de la recombinaison de paires.
Charge carrier generation modelSélectionne le solveur optique (par exemple, méthode de la matrice de transfert, tracé de rayons).
Smooth the EQE spectraApplique un lissage à la courbe EQE avant son utilisation (utilisé dans certaines simulations 2D de transistors à effet de champ organiques).
Output verbosity to diskPermet de contrôler l’écriture des instantanés (bandes, porteuses, taux de génération). On peut choisir de ne rien écrire, d’enregistrer uniquement les résultats clés, d’enregistrer tout ou d’enregistrer tout à chaque n-ième étape.
Dump trap distributionÉcrit le profil de la densité d’états de la zone de piégeage sur le disque.
Save parameter sweepsEnregistre les valeurs résumées des indicateurs (moyenne de recombinaison, densité des porteurs, nombre de porteurs piégés) dans le répertoire sweep.

2. Résultats

Fichiers de simulation

Files produced by the JV simulation
Nom du fichier Description Remarques
charge.dat Densité de charge en fonction de la tension.
jv.dat Courbe courant-tension
k.csv Constante de recombinaison k
sim_info.dat Résumé de la simulation (calculé) \(V_{oc}\), \(J_{sc}\)etc. ; voir §4.1.4

Répertoires de simulation

Directories written by the JV simulation
Répertoire Description Remarques
snapshots/ Données dépendant de la position pour chaque étape de la simulation, concernant les principaux paramètres du dispositif (par exemple, bande de conduction, bande de valence, potentiel, densités de porteurs, taux de génération et de recombinaison).
sweep/ Indicateurs intégrés spatialement (moyennés sur l’ensemble du dispositif) en fonction de l’étape de simulation (par exemple, taux de recombinaison total/moyen, densité moyenne des porteurs, densité des porteurs piégés).

Ces résultats peuvent être activés en ajustant le niveau de détail des sorties vers le disque (et, pour les indicateurs agrégés, en activant la fonction d’enregistrement des paramètres lors des analyses) dans l’éditeur de simulation.

sim_info.dat

Il s’agit d’un fichier JSON contenant toutes les principales mesures de performance de la simulation, telles que \(J_{sc}\), \(V_{oc}\). Un exemple de fichier sim_info.dat est fourni ci-dessous :

Symbole Jeton JSON Signification Unités Équipement. Référence
\(FF\) ff Facteur de remplissage au
\(PCE\) pce Rendement de la conversion d’énergie %
\(P_{max}\) Pmax Puissance au point de puissance maximale. W
\(V_{oc}\) V_oc Tension en circuit ouvert V
\(voc_{R}\) voc_R Taux de recombinaison au niveau de \(P_{max}\).
\(jv_{voc}\) jv_voc Les données de JV indiquent \(V_{oc}\).
\(jv_{pmax}\) jv_pmax Les données de JV indiquent \(P_{max}\).
\(voc_{nt}\) voc_nt Densité électronique piégée au niveau de \(V_{oc}\). m\(^{-3}\)
\(voc_{pt}\) voc_pt Densité des défauts de type « trou » au niveau de \(V_{oc}\). m\(^{-3}\)
\(voc_{nf}\) voc_nf Densité des électrons libres au niveau de \(V_{oc}\). m\(^{-3}\)
\(voc_{pf}\) voc_pf Densité des trous, sans contrainte, au point \(V_{oc}\). m\(^{-3}\)
\(J_{sc}\) J_sc Densité de courant de court-circuit A m\(^{-2}\)
\(jv_{jsc}\) jv_jsc Densité de charge moyenne au niveau de \(J_{sc}\). m\(^{-3}\)
\(jv_{vbi}\) jv_vbi Tension intégrée. V
\(jv_{gen}\) jv_gen Taux de reproduction moyen
\(voc_{np}\) voc_np Densité de porteurs au point \(V_{oc}\)
\(j_{pmax}\) j_pmax Valeur actuelle à \(P_{max}\) A m\(^{-2}\)
\(v_{pmax}\) v_max Tension au niveau de \(P_{max}\) V
Symbole Jeton JSON Signification Unités Équipement. Référence
\(\mu_{jsc}\) mu_jsc Mobilité moyenne au niveau de \(J_{sc}\). m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{jsc}\) mu_geom_jsc Moyenne géométrique de la mobilité à \(J_{sc}\). m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom\_micro}_{jsc}\) mu_geom_micro_jsc Mobilité moyenne géométrique au niveau micro à \(J_{sc}\). m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu_{voc}\) mu_voc Mobilité moyenne au niveau de \(V_{oc}\). m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{voc}\) mu_geom_voc Moyenne géométrique de la mobilité à \(V_{oc}\). m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) \(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\)
\(\mu^{geom\_avg}_{voc}\) mu_geom_micro_voc Mobilité moyenne géométrique au niveau micro à \(V_{oc}\). m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) \(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\)
\(\mu^e_{pmax}\) mu_e_pmax Mobilité moyenne des électrons à \(P_{max}\). m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^h_{pmax}\) mu_h_pmax Mobilité moyenne des porteurs de charge dans \(P_{max}\). m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{pmax}\) mu_geom_pmax Moyenne géométrique de la mobilité à \(P_{max}\). m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) \(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\)
\(\mu^{geom\_micro}_{pmax}\) mu_geom_micro_pmax Mobilité moyenne géométrique au niveau micro à \(P_{max}\). m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) \(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\)
\(\mu_{pmax}\) mu_pmax Mobilité moyenne au niveau de \(P_{max}\). m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
Symbole Jeton JSON Signification Unités Équipement. Référence
\(\tau_{voc}\) tau_voc Temps de recombinaison au niveau de \(V_{oc}\). s \(R=(n-n_0)/\tau\)
\(\tau_{pmax}\) tau_pmax Temps de recombinaison au niveau de \(P_{max}\). s \(R=(n-n_0)/\tau\)
\(\tau^{all}_{voc}\) tau_total_vocabulaire Temps de recombinaison (tous les porteurs) au niveau de \(V_{oc}\). s \(R=n/\tau\)
\(\tau^{all}_{pmax}\) tau_pmax_total Temps de recombinaison (tous les porteurs) au niveau de \(P_{max}\). s \(R=n/\tau\)
\(\theta_{srh}\) thêta_srh \(\theta_{SRH}\) Coefficient de collecte à \(P_{max}\) au p. 100, section 5.2a