Simulation CELIV sur les cellules solaires à pérovskite : partie B.
Étape 1 : ajuster la vitesse de montée.
L’expérience CELIV repose sur l’éditeur temporel. Les simulations dans le domaine temporel sont configurées à l’aide de cet outil, auquel on peut accéder depuis la fenêtre « Éditeurs » en cliquant sur le bouton « Éditeur temporel » (??). Le premier onglet présente le balayage J–V par défaut dans le domaine temporel, utilisé pour simuler l’hystérésis dans les dispositifs à pérovskite (??). Dans cette configuration, la tension commence à 0 V, puis diminue jusqu’à une polarisation négative, puis augmente jusqu’à une polarisation positive, ce qui constitue une configuration standard pour les simulations d’hystérésis J–V dans le domaine temporel. Cependant, pour CELIV, nous ne sommes pas intéressés par le balayage d’hystérésis, mais plutôt par la phase transitoire d’extraction. En cliquant sur l’onglet CELIV, vous pouvez passer à la configuration de l’expérience CELIV (??). Ici, la simulation est configurée avec une pré-polarisation initiale de +0,6 V, suivie d’un balayage linéaire jusqu’à –5 V, puis d’un retour brusque à la tension de départ. L’expérience est également définie dans des conditions d’obscurité (sans illumination). Notez que les noms des onglets dans l’éditeur temporel sont entièrement modifiables, vous pouvez donc les renommer selon vos besoins. Les paramètres du programme de tension peuvent être modifiés directement à l’aide du tableau situé en bas de la fenêtre.
À partir de la fenêtre principale d’OghmaNano, accédez à l’onglet « Type de simulation » (??). Vous verrez deux icônes associées à l’éditeur temporel : « Analyse de Perovskite » et « Analyse CELIV ». Ces icônes sont directement liées aux formes d’onde définies précédemment dans l’éditeur temporel. Si le bouton CELIV est sélectionné, le solveur exécutera une simulation transitoire CELIV ; si le bouton Perovskite est actif, le solveur effectuera plutôt une analyse J–V dans le domaine temporel, comme cela a été démontré précédemment. Il est important de noter que ces analyses de tension sont toujours appliquées au contact actif défini dans l’éditeur de contact. Le même principe s’applique à tout type de dispositif (par exemple, les transistors OFET, les diodes électroluminescentes OLED ou les diodes). À titre d’exercice, retournez à l’éditeur temporel, sous l’onglet CELIV, et modifiez la tension de fin de –5 V à –6 V. Ensuite, relancez la simulation et examinez comment la simulation transitoire est modifiée. Les exercices supplémentaires décrits ci-dessous vous aideront à approfondir votre compréhension de l’analyse CELIV.
📝 Essayez par vous-même :
- Ouvrez l’éditeur temporel et sélectionnez l’onglet CELIV.
- Modifiez la tension de seuil de –5 V à –10 V.
- Relancez la simulation et comparez la nouvelle courbe transitoire de CELIV avec la courbe d’origine. Comment l’amplitude et le moment d’apparition du pic d’extraction sont-ils modifiés ?
- Réglez la longueur de la rampe pour modifier la vitesse de balayage de la tension, en la rendant plus lente ou plus rapide. Observez comment cela affecte la position et la largeur du pic.
- Dans l’éditeur des paramètres électriques, réduisez la mobilité des porteurs d’un facteur 10. Relancez la simulation CELIV. Comment cette diminution de la mobilité affecte-t-elle le temps auquel le pic se produit ?
- Augmentez maintenant la valeur de mobilité (par exemple, doublez-la) et observez l’effet. Le pic d’extraction se déplace-t-il plus tôt, comme prévu ?
- Dans la bande optique de la fenêtre principale, augmentez la valeur de l’intensité lumineuse pour simuler une illumination plus forte ou plus faible. Observez comment une génération plus intense augmente l’amplitude du pic transitoire.
✅ Résultats attendus
- Tension d’arrêt : une tension d’arrêt plus négative augmente le champ d’extraction, ce qui entraîne une légère augmentation et un affinement du pic.
- Longueur de la rampe : une variation plus lente (rampe plus longue) décale le pic vers des moments ultérieurs et l’élargit ; une variation plus rapide fait apparaître le pic plus tôt et le rétrécit.
- Mobilité : une mobilité plus faible retarde l’apparition du pic (ce qui augmente la valeur de tmax), tandis qu’une mobilité plus élevée fait apparaître le pic plus tôt. Cela découle directement de l’équation de CELIV.
- Intensité lumineuse : une augmentation de l’intensité lumineuse accroît l’amplitude maximale, car davantage de porteurs sont générés. Une diminution de l’intensité lumineuse réduit l’amplitude maximale, et à une intensité lumineuse très faible, il peut être difficile de distinguer le signal d’extraction de la ligne de base de la capacité.
Ces tendances sont conformes à la théorie de CELIV et offrent un moyen de valider à la fois les paramètres de votre simulation et votre intuition physique.
👉 Prochaines étapes :
- Retour à Guide de simulation des cellules solaires à pérovskite pour consulter l’ensemble du guide.