Software per la simulazione di dispositivi su larga scalaSoftware per la simulazione di dispositivi su larga scala

Guida passo passo: simulazione di dispositivi su larga scala e analisi dei contatti esagonali stampati.Guida passo passo: simulazione di dispositivi su larga scala e analisi dei contatti esagonali stampati.

Esempio di modellazione di una rete di resistenze per dispositivi organici di grandi dimensioni.Esempio di modellazione di una rete di resistenze per dispositivi organici di grandi dimensioni.

3D view of a large-area hexagonal contact structure in OghmaNano — Visualizzazione 3D di un modello di contatto su una vasta area. Rosso: rete metallica. Verde: polimero conduttivo. Giallo: zona di estrazione.Visualizzazione 3D di un modello di contatto su una vasta area. Rosso: rete metallica. Verde: polimero conduttivo. Giallo: zona di estrazione.

Three-dimensional circuit diagram generated from a large-area contact structure — La geometria viene convertita automaticamente in una rete di circuiti tridimensionale, per ottenere rapidamente una soluzione elettrica.La geometria viene convertita automaticamente in una rete di circuiti tridimensionale, per ottenere rapidamente una soluzione elettrica.

Resistance map across a large-area contact structure — Mappa delle aree con diversa resistenza, che indica dove la raccolta attuale è più agevole e dove si verificano le maggiori perdite di segnale.Mappa delle aree con diversa resistenza, che indica dove la raccolta attuale è più agevole e dove si verificano le maggiori perdite di segnale.

Large-area PM6:Y6 solar cell with silver mesh and current collection geometry — Esempio di dispositivo PM6:Y6 su ampia superficie che illustra come i modelli di contatto si applichino alle strutture di celle solari illuminate.Esempio di dispositivo PM6:Y6 su ampia superficie che illustra come i modelli di contatto si applichino alle strutture di celle solari illuminate.

Contacts editor showing electrical contacts for a large-area structure — È stato utilizzato un editor di contatti per definire le regioni di estrazione, i contatti a superficie e le condizioni al contorno.È stato utilizzato un editor di contatti per definire le regioni di estrazione, i contatti a superficie e le condizioni al contorno.

1. Introduzione1. Introduzione

OghmaNano offre una piattaforma di simulazione di dispositivi su larga scala per la modellazione di strutture fotovoltaiche e optoelettroniche, tenendo conto delle limitazioni dovute al flusso di corrente laterale, alla resistenza di contatto e alla non uniformità spaziale. Invece di risolvere equazioni di deriva-diffusione tridimensionali complete in ogni punto, la piattaforma converte la geometria in una rete di resistori e diodi risolta spazialmente, consentendo simulazioni efficienti a livello di dispositivo e di modulo. Ciò permette di ottenere risultati realistici anche per dispositivi che vanno oltre le dimensioni di laboratorio, dove le perdite sono determinate principalmente dalla dispersione della corrente nei conduttori trasparenti, nelle griglie metalliche e nei contatti, piuttosto che dal trasporto verticale. OghmaNano risolve un circuito tridimensionale che tiene conto della geometria e che viene costruito direttamente a partire dal layout, visualizzato in Figura ??, con la corrispondente rappresentazione del circuito mostrata in Figura ??. È possibile generare o importare geometrie tridimensionali arbitrarie, come griglie esagonali, barre di connessione ed elettrodi strutturati, e analizzarle per quanto riguarda la resistenza, la caduta di tensione, l'ombreggiamento e la concentrazione di corrente. Lo stesso flusso di lavoro si applica sia ai contatti isolati che ai dispositivi illuminati, come dimostrato dall'esempio su larga scala di PM6:Y6 in Figura ??.OghmaNano offre una piattaforma di simulazione di dispositivi su larga scala per la modellazione di strutture fotovoltaiche e optoelettroniche, tenendo conto delle limitazioni dovute al flusso di corrente laterale, alla resistenza di contatto e alla non uniformità spaziale. Invece di risolvere equazioni di deriva-diffusione tridimensionali complete in ogni punto, la piattaforma converte la geometria in una rete di resistori e diodi risolta spazialmente, consentendo simulazioni efficienti a livello di dispositivo e di modulo. Ciò permette di ottenere risultati realistici anche per dispositivi che vanno oltre le dimensioni di laboratorio, dove le perdite sono determinate principalmente dalla dispersione della corrente nei conduttori trasparenti, nelle griglie metalliche e nei contatti, piuttosto che dal trasporto verticale. OghmaNano risolve un circuito tridimensionale che tiene conto della geometria e che viene costruito direttamente a partire dal layout, visualizzato in Figura ??, con la corrispondente rappresentazione del circuito mostrata in Figura ??. È possibile generare o importare geometrie tridimensionali arbitrarie, come griglie esagonali, barre di connessione ed elettrodi strutturati, e analizzarle per quanto riguarda la resistenza, la caduta di tensione, l'ombreggiamento e la concentrazione di corrente. Lo stesso flusso di lavoro si applica sia ai contatti isolati che ai dispositivi illuminati, come dimostrato dall'esempio su larga scala di PM6:Y6 in Figura ??.

Un’introduzione guidata è disponibile in Figura ?? e Figura ??. Il flusso di lavoro completo inizia con Parte A: impostazione di un modello di contatto 3D.Un’introduzione guidata è disponibile in Figura ?? e Figura ??. Il flusso di lavoro completo inizia con Parte A: impostazione di un modello di contatto 3D.

✨ Cosa puoi fare con OghmaNano✨ Cosa puoi fare con OghmaNano

Crea geometrie realistiche per ampie superfici: definisci strutture metalliche a rete, conduttori trasparenti, barre di estrazione e configurazioni di contatto 3D personalizzate.Crea geometrie realistiche per ampie superfici: definisci strutture metalliche a rete, conduttori trasparenti, barre di estrazione e configurazioni di contatto 3D personalizzate.
Genera automaticamente reti di resistori e diodi tridimensionali: trasforma la geometria in un modello di circuito che tenga conto del trasporto laterale e della perdita di tensione localizzata.Genera automaticamente reti di resistori e diodi tridimensionali: trasforma la geometria in un modello di circuito che tenga conto del trasporto laterale e della perdita di tensione localizzata.
Mappatura della resistenza e della distribuzione della corrente: individuare quali regioni della struttura contribuiscono maggiormente alle perdite, come illustrato dalla mappa della resistenza in Figura ??.Mappatura della resistenza e della distribuzione della corrente: individuare quali regioni della struttura contribuiscono maggiormente alle perdite, come illustrato dalla mappa della resistenza in Figura ??.
Studiare l’ingegneria dei contatti: verificare come la spaziatura della maglia, la larghezza delle linee, la resistività del materiale e la geometria di estrazione influiscono sulle prestazioni, prima della fabbricazione.Studiare l’ingegneria dei contatti: verificare come la spaziatura della maglia, la larghezza delle linee, la resistività del materiale e la geometria di estrazione influiscono sulle prestazioni, prima della fabbricazione.
Includere effetti ottici e tecniche di ombreggiatura: combinare il modello elettrico ad ampia superficie con calcoli ottici per studiare gli effetti di ombreggiatura e la generazione non uniforme.Includere effetti ottici e tecniche di ombreggiatura: combinare il modello elettrico ad ampia superficie con calcoli ottici per studiare gli effetti di ombreggiatura e la generazione non uniforme.
Passare dai contatti ai dispositivi completi: estendere lo stesso processo di lavoro dalle strutture di raccolta della corrente, utilizzate singolarmente, alle celle e ai moduli illuminati di grandi dimensioni.Passare dai contatti ai dispositivi completi: estendere lo stesso processo di lavoro dalle strutture di raccolta della corrente, utilizzate singolarmente, alle celle e ai moduli illuminati di grandi dimensioni.
Introdurre le imperfezioni: rappresentare i difetti di stampa, le variazioni di spessore, l’eterogeneità del materiale e le variazioni locali della resistività.Introdurre le imperfezioni: rappresentare i difetti di stampa, le variazioni di spessore, l’eterogeneità del materiale e le variazioni locali della resistività.

Provate con un esempio che copra un’area estesa.Provate con un esempio che copra un’area estesa.

👉 Iniziate con Parte A: simulazione del contatto su ampia superficie, quindi proseguite con Parte B: esecuzione della scansione e analisi della resistenza e della perdita di tensione, Parte C: modifica e ottimizzazione delle geometrie dei contatti oppure passate alla sezione illustrata tutorial sulla cella solare PM6:Y6 su ampia superficie.👉 Iniziate con Parte A: simulazione del contatto su ampia superficie, quindi proseguite con Parte B: esecuzione della scansione e analisi della resistenza e della perdita di tensione, Parte C: modifica e ottimizzazione delle geometrie dei contatti oppure passate alla sezione illustrata tutorial sulla cella solare PM6:Y6 su ampia superficie.

2. Perché i dispositivi di grandi dimensioni richiedono un algoritmo di risoluzione diverso.2. Perché i dispositivi di grandi dimensioni richiedono un algoritmo di risoluzione diverso.

Per i dispositivi destinati a piccole aree, il trasporto avviene principalmente in verticale, il che modellazione basata sulla deriva e sulla diffusione adeguato. In un’area estesa, la limitazione si sposta verso il trasporto laterale attraverso i polimeri, i contatti e le griglie metalliche, dove corrente di dispersione e resistenza di contatto dominare. Invece di risolvere completamente le equazioni di deriva-diffusione in 3D, OghmaNano crea un Modello di circuito tridimensionale in cui ogni volume funge da resistenza e i diodi catturano il comportamento attivo. In questo modo si preserva la corretta fisica delle grandi aree, mantenendo al contempo un'elevata efficienza computazionale. La geometria del contatto può essere esaminata in Figura ??mentre la rete generata mostra i percorsi attuali, i punti di congestione e le aree in cui si verificano perdite di tensione. Per i dispositivi destinati a piccole aree, il trasporto avviene principalmente in verticale, il che modellazione basata sulla deriva e sulla diffusione adeguato. In un’area estesa, la limitazione si sposta verso il trasporto laterale attraverso i polimeri, i contatti e le griglie metalliche, dove corrente di dispersione e resistenza di contatto dominare. Invece di risolvere completamente le equazioni di deriva-diffusione in 3D, OghmaNano crea un Modello di circuito tridimensionale in cui ogni volume funge da resistenza e i diodi catturano il comportamento attivo. In questo modo si preserva la corretta fisica delle grandi aree, mantenendo al contempo un'elevata efficienza computazionale. La geometria del contatto può essere esaminata in Figura ??mentre la rete generata mostra i percorsi attuali, i punti di congestione e le aree in cui si verificano perdite di tensione.

3. Contatti su ampie superfici e raccolta della corrente.3. Contatti su ampie superfici e raccolta della corrente.

Nei dispositivi di grandi dimensioni, un semplice conduttore trasparente da solo spesso non è sufficiente per coprire lunghe distanze. Una soluzione comune consiste nell’abbinare uno strato trasparente per la distribuzione della corrente a una rete metallica: il primo raccoglie la carica localmente, mentre la rete la trasporta in modo efficiente verso i contatti. OghmaNano simula direttamente questo processo definendo la struttura a strati, le regioni di contatto e la geometria, per poi convertirli in una rete di circuiti tridimensionali. Ciò consente di confrontare rapidamente diversi progetti di rete, le resistività dei materiali e le configurazioni senza doverli realizzare fisicamente.Nei dispositivi di grandi dimensioni, un semplice conduttore trasparente da solo spesso non è sufficiente per coprire lunghe distanze. Una soluzione comune consiste nell’abbinare uno strato trasparente per la distribuzione della corrente a una rete metallica: il primo raccoglie la carica localmente, mentre la rete la trasporta in modo efficiente verso i contatti. OghmaNano simula direttamente questo processo definendo la struttura a strati, le regioni di contatto e la geometria, per poi convertirli in una rete di circuiti tridimensionali. Ciò consente di confrontare rapidamente diversi progetti di rete, le resistività dei materiali e le configurazioni senza doverli realizzare fisicamente.

Iniziate con: Parte A, Parte B e Parte C.Iniziate con: Parte A, Parte B e Parte C.

4. Mappe di resistenza, caduta di tensione e ottimizzazione4. Mappe di resistenza, caduta di tensione e ottimizzazione

Una volta completato il circuito, OghmaNano analizza la struttura per calcolare la resistenza effettiva al contatto di estrazione. Le mappe risultanti evidenziano direttamente le prestazioni: bassa resistenza in prossimità dei contatti e del metallo, e perdite maggiori nelle aree con connessioni scadenti o nelle regioni centrali. Ciò consente di definire un flusso di lavoro progettuale chiaro: un’elevata resistenza al centro delle celle indica la dimensione della maglia, le perdite in prossimità dei contatti suggeriscono problemi di estrazione e un’elevata resistenza uniforme indica scarse proprietà del conduttore. Il modello mostra dove il progetto presenta delle lacune, e non solo in che misura. Lo stesso approccio si applica ai dispositivi illuminati, combinando la distribuzione della corrente con il comportamento del diodo e l’ottica, come illustrato nel tutorial large-area PM6:Y6.Una volta completato il circuito, OghmaNano analizza la struttura per calcolare la resistenza effettiva al contatto di estrazione. Le mappe risultanti evidenziano direttamente le prestazioni: bassa resistenza in prossimità dei contatti e del metallo, e perdite maggiori nelle aree con connessioni scadenti o nelle regioni centrali. Ciò consente di definire un flusso di lavoro progettuale chiaro: un’elevata resistenza al centro delle celle indica la dimensione della maglia, le perdite in prossimità dei contatti suggeriscono problemi di estrazione e un’elevata resistenza uniforme indica scarse proprietà del conduttore. Il modello mostra dove il progetto presenta delle lacune, e non solo in che misura. Lo stesso approccio si applica ai dispositivi illuminati, combinando la distribuzione della corrente con il comportamento del diodo e l’ottica, come illustrato nel tutorial large-area PM6:Y6.

5. Dai modelli a contatto ai dispositivi completamente illuminati.5. Dai modelli a contatto ai dispositivi completamente illuminati.

OghmaNano non si limita ai contatti resistivi. Lo stesso modello ad ampia superficie può essere esteso a dispositivi completi incorporando elementi a diodo nella rete e fornendo una generazione ottica tramite un sistema ottico a film sottile. In questo caso, la raccolta laterale della corrente è ancora gestita dal modello di circuito 3D, ma il comportamento fotovoltaico locale viene descritto tramite un'equazione che tiene conto dell'illuminazione del diodo. Questo è particolarmente utile per i dispositivi OPV ad ampia superficie e per le relative architetture di dispositivi a film sottile, dove la dispersione della corrente e le perdite di contatto sono i fattori predominanti su larga scala.OghmaNano non si limita ai contatti resistivi. Lo stesso modello ad ampia superficie può essere esteso a dispositivi completi incorporando elementi a diodo nella rete e fornendo una generazione ottica tramite un sistema ottico a film sottile. In questo caso, la raccolta laterale della corrente è ancora gestita dal modello di circuito 3D, ma il comportamento fotovoltaico locale viene descritto tramite un'equazione che tiene conto dell'illuminazione del diodo. Questo è particolarmente utile per i dispositivi OPV ad ampia superficie e per le relative architetture di dispositivi a film sottile, dove la dispersione della corrente e le perdite di contatto sono i fattori predominanti su larga scala.

Questo consente di collegare tre livelli di modellazione all’interno di un unico ambiente:Questo consente di collegare tre livelli di modellazione all’interno di un unico ambiente:

Modelli che prevedono solo il contatto per la progettazione della resistenza di contatto e della resistenza di foglio della collezione attuale.Modelli che prevedono solo il contatto per la progettazione della resistenza di contatto e della resistenza di foglio della collezione attuale.
Celle illuminate di grandi dimensioni, nelle quali vengono aggiunti il comportamento tipico dei diodi e il processo di fotogenerazione.Celle illuminate di grandi dimensioni, nelle quali vengono aggiunti il comportamento tipico dei diodi e il processo di fotogenerazione.
Moduli 3D complessi in cui la configurazione attuale, la geometria e l’interconnessione sono tutti elementi fondamentali che interagiscono simultaneamente.Moduli 3D complessi in cui la configurazione attuale, la geometria e l’interconnessione sono tutti elementi fondamentali che interagiscono simultaneamente.

Per informazioni sui processi correlati, consultare: simulazione OPV, simulazione OLED, simulazione di celle solari PM6:Y6 su larga scala e strutture complesse di dispositivi e moduli 3D.Per informazioni sui processi correlati, consultare: simulazione OPV, simulazione OLED, simulazione di celle solari PM6:Y6 su larga scala e strutture complesse di dispositivi e moduli 3D.

6. Applicazioni tipiche6. Applicazioni tipiche

Questo modello di simulazione è utile in tutti i contesti in cui la corrente deve diffondersi lateralmente attraverso uno strato resistivo prima di raggiungere un contatto di estrazione altamente conduttivo. Alcuni esempi di applicazioni tipiche sono:Questo modello di simulazione è utile in tutti i contesti in cui la corrente deve diffondersi lateralmente attraverso uno strato resistivo prima di raggiungere un contatto di estrazione altamente conduttivo. Alcuni esempi di applicazioni tipiche sono:

celle solari organiche e a perovskite di grandi dimensioni,celle solari organiche e a perovskite di grandi dimensioni,
celle fotovoltaiche stampate e flessibili,celle fotovoltaiche stampate e flessibili,
Pannelli luminosi OLED.Pannelli luminosi OLED.
dispositivi elettrocromici e sensori,dispositivi elettrocromici e sensori,
ottimizzazione dell’elettrodo trasparente e della struttura a rete,ottimizzazione dell’elettrodo trasparente e della struttura a rete,
studi a livello di modulo sull’ottimizzazione del contatto e sulla gestione delle ombre.studi a livello di modulo sull’ottimizzazione del contatto e sulla gestione delle ombre.

In tutti questi casi, la domanda fondamentale è sempre la stessa: in che modo la geometria si traduce in perdite elettriche? OghmaNano risponde direttamente a questa domanda mettendo in relazione la struttura tridimensionale con un modello di rete elettrica già risolto.In tutti questi casi, la domanda fondamentale è sempre la stessa: in che modo la geometria si traduce in perdite elettriche? OghmaNano risponde direttamente a questa domanda mettendo in relazione la struttura tridimensionale con un modello di rete elettrica già risolto.