Εκπαιδευτικό πρόγραμμα Suns–Jsc: Εξαγωγή της κλίμακας του φωτορεύματος από την ένταση της φωτεινής ακτινοβολίας.

Εισαγωγή

Το Suns–Jsc είναι το αντίστοιχο του Suns–Voc, αλλά αντί να παρακολουθεί την τάση ανοικτού κυκλώματος, το πείραμα καταγράφει την πυκνότητα ρεύματος βραχυκυκλώματος Jsc ως συνάρτηση της έντασης της φωτεινής ακτινοβολίας (Suns). Επειδή το Jsc είναι άμεσα ανάλογο με τη φωτογένεση στην ιδανική περίπτωση, αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως για τον έλεγχο της αποδοτικότητας συλλογής, την αναγνώριση του σημείου κορεσμού του ρεύματος και την αποκάλυψη της επίδρασης της ανασύνθεσης ή των περιορισμών μεταφοράς υπό ισχυρή φωτεινή ακτινοβολία.

Σε μια ιδανική συσκευή με αποτελεσματική εξαγωγή φορτίου, το Jsc θα πρέπει να αυξάνεται γραμμικά με την ένταση του φωτός. Αποκλίσεις από τη γραμμικότητα – όπως η υπο-γραμμική αύξηση σε υψηλές εντάσεις – υποδεικνύουν απώλειες λόγω ανασύνθεσης, χαμηλή κινητικότητα φορέων ή περιορισμούς λόγω αντίστασης σειράς. Η υπερ-γραμμική συμπεριφορά σε πολύ χαμηλές εντάσεις μπορεί να υποδεικνύει συσσώρευση φορτίου σε παγίδες ή φωτοαγώγιμο κέρδος.

Στην πράξη, η μέτρηση Suns–Jsc πραγματοποιείται αυξάνοντας σταδιακά την ένταση του φωτός σε ένα επιλεγμένο εύρος (π.χ. 0,01–10 Suns), διατηρώντας παράλληλα τη συσκευή σε βραχυκύκλωμα. Το OghmaNano αποθηκεύει τα αποτελέσματα στο suns_jsc.csv, τα οποία μπορούν να απεικονιστούν γραφικά για να αποκαλυφθεί πόσο καλά η συσκευή διατηρεί την αποδοτικότητα συλλογής σε μια μεγάλη κλίμακα φωτισμού. Προσαρμόζοντας την κλίση σε μια λογαριθμική κλίμακα, μπορεί κανείς να προσδιορίσει εάν η κλιμάκωση είναι γραμμική (α ≈ 1) ή περιορίζεται από φαινόμενα ανασύνθεσης/μεταφοράς.

Η ανάλυση Suns–Jsc αποτελεί, επομένως, ένα χρήσιμο συμπλήρωμα στις μετρήσεις JV και Suns–Voc: απομονώνει τις διαδικασίες συλλογής ρεύματος και αναδεικνύει πότε η εξαγωγή ή η μεταφορά φορέων φορτίου γίνεται ο περιοριστικός παράγοντας.

Βήμα 1: Δημιουργία μιας νέας προσομοίωσης.

Κάντε διπλό κλικ στην κατηγορία «Κελιά περοβσκίτη» στο νέο παράθυρο προσομοίωσης (??), στη συνέχεια επιλέξτε «Ηλιακό στοιχείο περοβσκίτη (MAPI)» (??) και αποθηκεύστε το έργο στον δίσκο. Αν και αυτό το εκπαιδευτικό πρόγραμμα χρησιμοποιεί το παράδειγμα MAPI, η διαδικασία «Suns–Jsc» ισχύει για οποιαδήποτε δομή ηλιακού στοιχείου, καθώς απλώς μεταβάλλει την ένταση του φωτός και μετρά το προκύπτον Jsc.

Βήμα 2: Επιλογή της λειτουργίας προσομοίωσης.

Αφού αποθηκεύσετε, ανοίγει το κύριο παράθυρο προσομοίωσης. Αλλάξτε τη λειτουργία του προσομοιωτή σε Suns–Jsc, πηγαίνοντας στην ενότητα "Τύπος προσομοίωσης" και κάνοντας κλικ στο κουμπί "Suns–Jsc", ώστε να φαίνεται ότι είναι επιλεγμένο (??). Όταν εκτελείτε την προσομοίωση σε αυτήν τη λειτουργία, δημιουργείται μια καμπύλη Suns–Jsc.

Για να ρυθμίσετε το πείραμα Suns–Jsc, ανοίξτε την καρτέλα Editors και επιλέξτε Suns–Jsc (δεν εμφανίζεται εδώ). Αυτό ανοίγει το παράθυρο διαμόρφωσης (??), όπου μπορείτε να ορίσετε την αρχική ένταση, την τελική ένταση (σε μονάδες Suns) και τον πολλαπλασιαστή βημάτων. Ο πολλαπλασιαστής βημάτων (π.χ. 1,2) κλιμακώνει την ένταση λογαριθμικά, γεγονός που διευκολύνει την εξέταση της κλιμάκωσης του Jsc σε λογαριθμικά γραφήματα. Για παράδειγμα, η τελική ένταση εδώ είναι 1,1 Suns, αλλά στην πράξη μπορεί να επεκταθεί έως και περίπου 10 Suns για να ελεγχθεί η κορεσμός. Οι προεπιλεγμένες ρυθμίσεις είναι συνήθως επαρκείς για μια πρώτη εκτέλεση.

Βήμα 3: Εξέταση των αποτελεσμάτων.

Αφού ολοκληρώσετε τη διαμόρφωση, επιστρέψτε στην κύρια οθόνη και κάντε κλικ. Παίξε (ή πατήστε) F9). Όταν ολοκληρωθεί η εκτέλεση, ανοίξτε το Έξοδος ετικέτα??) και εντοπίστε suns_jsc.csvΑν ανοίξετε αυτό το αρχείο, θα εμφανιστεί το εξής: Σανς εναντίον Τζέσκ. πλοκή??).

Έχετε πλέον εκτελέσει μια προσομοίωση Suns–Jsc και έχετε δημιουργήσει την χαρακτηριστική καμπύλη. Αυτή η καμπύλη δείχνει πώς το φωτορεύμα κλιμακώνεται με την ένταση του φωτός, παρέχοντας έναν άμεσο έλεγχο της απόδοσης συλλογής και της πιθανής κορεσμού. Για να εμβαθύνετε την κατανόησή σας, πειραματιστείτε με τις ηλεκτρικές παραμέτρους: οι αλλαγές στις παγίδες, τους ρυθμούς ανασύνθεσης ή τις κινητικότητες θα επηρεάσουν αισθητά τη συμπεριφορά κλιμάκωσης.