OPV 튜토리얼 (파트 A): 첫 번째 유기 태양전지 시뮬레이션

유기 태양전지(OPV)는 OghmaNano에서 가장 단순한 소자 클래스입니다. 이들은 2D 효과, 이온 이동 또는 발광을 다루지 않고도 기초를 배우는 간단한 방법을 제공합니다. 몇 단계만 거치면 OghmaNano를 실행하고, P3HT:PCBM 소자를 설정하고, JV 스윕을 실행하며, 결과를 분석할 수 있습니다. 예제 라이브러리에는 이 간단한 재료계에 익숙해진 후 탐색할 수 있는 다른 OPV 재료계(예: PM6:Y6, D18:L8-BO)도 포함되어 있습니다. 이 재료계는 종종 OPV 연구의 “초파리”로 묘사됩니다.

1단계: OghmaNano 실행

Windows 시작 메뉴에서 OghmaNano를 실행합니다. 기본 OghmaNano 창이 ??와 같이 나타납니다.

2단계: 새 시뮬레이션 생성

New simulation을 클릭합니다. 그러면 사용 가능한 소자 유형 라이브러리가 열리며, 이는 ??에 표시되어 있습니다. OPV 예제 폴더를 열려면 Organic solar cells(왼쪽 위 아이콘)를 더블 클릭합니다. 그러면 ??에 표시된 것처럼 P3HT:PCBM solar cell (PCE ≈ 4%), PM6:Y6, 또는 D18:L8-BO와 같은 사전 설정 시뮬레이션 목록이 나타납니다. 이 튜토리얼에서는 P3HT:PCBM solar cell (PCE = 4%)를 선택합니다. 메시지가 나타나면 쓰기 권한이 있는 폴더에 시뮬레이션을 저장합니다.

3단계: 시뮬레이션 실행

기본 창이 열립니다(참조 ??). Run simulation(파란 재생 아이콘)을 클릭하거나 F9를 누르십시오. 느린 컴퓨터에서는 약간 시간이 걸릴 수 있습니다. xy/yz/xz 버튼을 사용하여 소자 보기를 정렬하십시오.

4단계: 결과 보기

Output 탭(그림 7 참조)을 열어 디스크에 기록된 파일을 찾아봅니다. jv.dat를 열어 JV 곡선을 확인합니다(그림 6 참조). 플롯 창에서 g를 눌러 격자를 전환하십시오. JV 곡선을 볼 때는 다음 특징에 집중하십시오(플롯에 표시됨):

• J_SC - 단락 전류 밀도이며, 곡선이 전류축을 지나는 위치(V = 0)에서 읽습니다. 이는 외부 전압 없이 조명 하에서 셀이 얼마나 많은 전류를 생성하는지를 보여줍니다.
• V_OC - 개방 회로 전압이며, 곡선이 전압축을 지나는 위치(J = 0)에서 찾습니다. 이는 조명 하에서 소자가 제공할 수 있는 최대 전압입니다.
• P_max - 소자가 최대 전력을 생성하는 동작점(전압 × 전류)입니다.

이러한 매개변수는 함께 태양전지의 표준 성능 지표 일부를 구성합니다.

좋습니다! 첫 번째 OPV 시뮬레이션을 실행하고 JV 곡선을 플로팅했습니다.