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OghmaNano 有機／ペロブスカイト太陽電池、OFET、OLEDをシミュレーション ダウンロード

OPV チュートリアル（パートA）：最初の有機太陽電池をシミュレーションする

有機太陽電池（OPV）は、OghmaNano において最も単純なデバイスクラスです。2D 効果、イオン移動、発光を扱うことなく、基礎を学ぶための分かりやすい方法を提供します。わずか数ステップで、OghmaNano を起動し、P3HT:PCBM デバイスを設定し、JV スイープを実行し、結果を解析します。例ライブラリには、他の OPV 材料系（例：PM6:Y6、D18:L8-BO）も含まれており、この単純な材料系に慣れた後で探索できます。この材料系は、しばしば OPV 研究の “ショウジョウバエ” と表現されます。

ステップ 1: OghmaNano を起動する

Windows のスタートメニューから OghmaNano を起動します。OghmaNano のメインウィンドウが表示されます。これは ?? に示されています。

新しいシミュレーションの作成、プロジェクトを開く、最近のファイルにアクセスするオプションを含む OghmaNano の開始ウィンドウ
OghmaNano の開始ウィンドウ。新しいシミュレーションを作成し、既存のプロジェクトを開くか、最近のファイルにアクセスします。

ステップ 2: 新しいシミュレーションを作成する

New simulation をクリックします。これにより、利用可能なデバイスタイプのライブラリが開きます。これは ?? に示されています。 Organic solar cells（左上のアイコン）をダブルクリックして、OPV 例のフォルダを開きます。 P3HT:PCBM solar cell (PCE ≈ 4%)、 PM6:Y6、または D18:L8-BO などの事前設定されたシミュレーションの一覧が表示されます。これは ?? に示されています。 このチュートリアルでは、P3HT:PCBM solar cell (PCE = 4%) を選択します。 指示が表示されたら、書き込み権限のあるフォルダにシミュレーションを保存してください。

💡 ヒント: 最適な性能を得るには、 C:\ などのローカルドライブに保存してください。ネットワーク、USB、またはクラウドフォルダ （例：OneDrive）に保存されたシミュレーションは、大量の読み書きにより低速に なることがあります。

有機太陽電池、OLED、OFET、ペロブスカイト、レイトレーシング、FDTD 例などのデバイスカテゴリを一覧表示する OghmaNano の新規シミュレーションウィンドウ
New simulation ウィンドウは、デバイスタイプと例プロジェクトのライブラリを提供します。 アイコンをダブルクリックすると、有機太陽電池、OLED、OFET、ペロブスカイトセル、レイトレーシング設定、FDTD 例など、事前構成されたシミュレーションを開くことができます。 これらのテンプレートにより、各シミュレーションを一から構築することなく、さまざまなデバイスクラスを容易に探索できます。
P3HT:PCBM、PM6:Y6、D18:L8-BO などのデバイスと電力変換効率を表示する OghmaNano の有機太陽電池例一覧
Organic solar cells カテゴリ内では、事前構築されたさまざまな OPV デバイス構造から選択できます。 各項目は、公表された、または代表的なアーキテクチャ（例：P3HT:PCBM、PM6:Y6、D18:L8-BO）に対応しており、典型的な効率が括弧内に示されています。 これらのテンプレートのいずれかをダブルクリックすると、すぐに実行可能なシミュレーションが開き、変更を加えることができます。これにより、活性層材料やデバイススタックが性能にどのように影響するかを調べることができます。

ステップ 3: シミュレーションを実行する

メインウィンドウが開きます（ ?? を参照）。 Run simulation（青い再生アイコン）をクリックするか、F9 を押します。低速なマシンでは、これに少し時間がかかることがあります。 xy/yz/xz ボタンを使用してデバイスビューの向きを変更します。

Run Simulation ボタンと、ITO、PEDOT:PSS、P3HT:PCBM、Al とラベル付けされた太陽電池スタックの 3D 断面を表示する OghmaNano のメインインターフェース。
メインの OghmaNano シミュレーションインターフェース。 上部のツールバーから、新しいシミュレーションの作成や既存シミュレーションのオープン、エクスポート、ソルバーの実行などの操作にすばやくアクセスできます。 3D パネルには、ITO、PEDOT:PSS、P3HT:PCBM 活性層、背面コンタクトとしてのアルミニウム（Al）を含むデバイススタックが表示されます。 強調表示された Run Simulation ボタン（または F9）で計算が開始されます。
jv.csv、reflect.dat、snapshots、および入力ファイルなどの結果ファイルを含むシミュレーション作業ディレクトリを表示する OghmaNano の Output タブ。
OghmaNano の Output タブ。 このビューは現在のシミュレーションの作業ディレクトリを表示し、jv.dat（JV 曲線データ）、 reflect.dat（反射スペクトル）、snapshots（光学／電気場プロファイル）、および各種入力パラメータファイルなどの生成された結果ファイルを示します。 ファイルをダブルクリックすると、適切なビューアまたはエディタで開きます。

ステップ 4: 結果を見る

Output タブ（図 7 を参照）を開いて、ディスクに書き込まれたファイルを参照します。jv.dat を開いて JV 曲線を表示します（図 6 を参照）。プロットウィンドウで g を押すとグリッド表示を切り替えられます。 JV 曲線を確認するときは、次の特徴に注目してください（プロット上に示されています）。

これらのパラメータを合わせると、太陽電池の標準的な性能指標の一部を構成します。

有機太陽電池の電流密度–電圧（JV）曲線。この曲線は、負バイアスでの Jsc、電流ゼロ切片での Voc、および曲線の膝での Pmax を示している。
有機太陽電池の電流密度–電圧（JV）曲線の例。 Jsc（短絡電流密度）は、印加電圧がゼロのときの電流です。 Voc（開放電圧）は、電流密度がゼロになる電圧です。 Pmax は、電流密度と電圧の積が最大となる動作点を示し、デバイスの最大出力電力に対応します。

いいですね！ 最初の OPV シミュレーションを実行し、その JV 曲線をプロットしました。

シミュレーションの出力

各シミュレーションは、デバイス挙動のさまざまな側面を捉える一連の出力を生成します。生の JV 曲線や電荷密度から、光学スペクトル、再結合定数、電場または光場のスナップショットまで含まれます。これらのファイルは通常、プレーンな csv ファイルであり、OghmaNano 内蔵ビューアで直接開いたり、外部で処理したりできます（たとえば、Excel や Python でデータをプロットするなど）。基本的な OPV 解析で最も重要な出力を以下の表 1 に要約します。

表 1: JV シミュレーションで生成されるファイル
ファイル名 説明
jv.csv電流密度対電圧（JV 曲線）
charge.csv電荷密度対電圧
device.dat3D デバイスモデル
fit_data*.inp例のデバイスの実験データ（提供されている場合）
k.csv電圧に対する再結合パラメータ
reflect.csv / transmit.csv光学反射率 / 透過率
snapshots/電気スナップショット（バイアス／時間依存）； ?? を参照
optical_snapshots/光場／光強度スナップショット； ?? を参照
sim_info.dat要約（VOC、JSC、FF、η）； ?? を参照
cache/中間キャッシュデータ； ?? を参照

👉 次のステップ: それでは パートB に進み、出力、デバイス層、高度な解析を含む、より詳細な OPV チュートリアルを続けてください。