Tutoriel Suns–Jsc : extraction de la valeur d’échelle du photCourant à partir de l’intensité de l’éclairage.

Introduction

Suns–Jsc est l’équivalent de Suns–Voc, mais au lieu de mesurer la tension en circuit ouvert, l’expérience enregistre la densité de courant de court-circuit Jsc en fonction de l’intensité de l’éclairage (Suns). Étant donné que Jsc est directement proportionnelle à la photogénération dans le cas idéal, cette méthode est largement utilisée pour vérifier l’efficacité de la collecte, identifier la saturation du courant et déterminer l’impact de la recombinaison ou des limitations de transport sous un éclairage intense.

Dans un dispositif idéal doté d’un système efficace d’extraction de charge, Jsc devrait augmenter de manière linéaire en fonction de l’intensité lumineuse. Les écarts par rapport à cette linéarité, comme une croissance sous-linéaire à intensité élevée, indiquent des pertes dues à la recombinaison, une faible mobilité des porteurs de charge ou des limitations liées à la résistance série. Un comportement surlinéaire à très faible intensité peut indiquer un remplissage des pièges ou un gain photoconducteur.

Dans la pratique, la mesure Suns–Jsc est effectuée en faisant varier l’intensité lumineuse sur une plage donnée (par exemple, de 0,01 à 10 Suns) tout en maintenant le dispositif en court-circuit. OghmaNano enregistre les résultats dans suns_jsc.csv, qui peuvent être représentés graphiquement afin de déterminer dans quelle mesure le dispositif maintient son efficacité de collecte sur une large plage d’intensités lumineuses. En ajustant la pente sur une échelle logarithmique, il est possible de déterminer si la relation est linéaire (α ≈ 1) ou limitée par des effets de recombinaison/transport.

L’analyse Suns–Jsc constitue donc un complément utile aux mesures JV et Suns–Voc : elle permet d’isoler les processus de collecte du courant et de mettre en évidence les moments où l’extraction ou le transport des porteurs de charge devient limitant.

Étape 1 : Création d’une nouvelle simulation.

Dans la nouvelle fenêtre de simulation, double-cliquez sur la catégorie « Cellules pérovskites » (??), puis sélectionnez « Cellule solaire pérovskite (MAPI) » (??) et enregistrez le projet sur le disque. Bien que ce tutoriel utilise l’exemple MAPI, la procédure Suns–Jsc s’applique à toute structure de cellule solaire, car elle se contente de faire varier l’intensité lumineuse et de mesurer la valeur de Jsc qui en résulte.

Étape 2 : Sélection du mode de simulation.

Une fois que vous avez enregistré les paramètres, la fenêtre principale de simulation s’ouvre. Pour passer le simulateur en mode Suns–Jsc, allez dans « Type de simulation » et cliquez sur le bouton « Suns–Jsc » pour qu’il apparaisse enfoncé (??). L’exécution de la simulation en mode Suns–Jsc génère une courbe Suns–Jsc.

Pour configurer l’expérience Suns–Jsc, ouvrez l’onglet « Éditeurs » et sélectionnez « Suns–Jsc » (non illustré ici). Cela ouvre la fenêtre de configuration (??), où vous pouvez définir l’intensité de départ, l’intensité d’arrêt (en unités Suns) et le multiplicateur d’incrément. Le multiplicateur d’incrément (par exemple, 1,2) ajuste l’intensité de manière logarithmique, ce qui facilite l’analyse de la variation de Jsc sur des graphiques en échelle logarithmique. Par exemple, l’intensité d’arrêt est ici de 1,1 unité Suns, mais en pratique, on pourrait l’augmenter jusqu’à environ 10 unités Suns pour tester la saturation. Les valeurs par défaut sont généralement suffisantes pour une première exécution.

Étape 3 : Analyse des résultats.

Une fois la configuration terminée, revenez à la fenêtre principale et cliquez sur Jouer (ou appuyez sur) F9). Lorsque l’exécution est terminée, ouvrez le Résultat onglet??) et localiser suns_jsc.csvL’ouverture de ce fichier permet d’obtenir le résultat suivant : Suns contre Jsc intrigue (??).

Vous avez maintenant effectué une simulation Suns–Jsc et obtenu la courbe caractéristique. Cette courbe indique comment le photCourant varie en fonction de l’intensité lumineuse, ce qui permet de vérifier directement l’efficacité de la collecte et d’évaluer une éventuelle saturation. Pour approfondir votre compréhension, expérimentez avec les paramètres électriques : les modifications apportées aux pièges, aux taux de recombinaison ou aux mobilités auront un impact notable sur le comportement de la courbe.