Oprogramowanie do symulacji działania urządzeń o dużej powierzchni.

Instrukcja krok po kroku: symulacja działania urządzeń o dużej powierzchni i analiza drukowanych, heksagonalnych kontaktów.

Demonstracja modelowania sieci rezystorów w kontekście dużych organicznych urządzeń.

3D view of a large-area hexagonal contact structure in OghmaNano — Trójwymiarowy widok modelu kontaktu o dużej powierzchni. Czerwony: metalowa siatka. Zielony: przewodzący polimer. Żółty: obszar ekstrakcji.

Three-dimensional circuit diagram generated from a large-area contact structure — Geometria jest automatycznie przekształcana w trójwymiarową sieć obwodów, co umożliwia szybkie znalezienie rozwiązania elektrycznego.

Resistance map across a large-area contact structure — Mapa przedstawiająca obszary, w których obecny system zbierania odpadów sprawdza się najlepiej, oraz obszary, w których występują największe problemy z efektywnością zbierania.

Large-area PM6:Y6 solar cell with silver mesh and current collection geometry — Przykład dużej powierzchni urządzenia PM6:Y6, ilustrujący, w jaki sposób modele kontaktów odnoszą się do oświetlonych struktur ogniw słonecznych.

Contacts editor showing electrical contacts for a large-area structure — Kontaktowy element służy do definiowania obszarów, z których mają być pobierane dane, obszarów kontaktu i warunków brzegowych.

1. Wprowadzenie

OghmaNano oferuje rozbudowaną platformę do symulacji urządzeń na dużą skalę, przeznaczoną do modelowania struktur fotowoltaicznych i optoelektronicznych, których działanie jest ograniczone przez przepływ prądu w płaszczyźnie, rezystancję kontaktów oraz nierównomierność przestrzenną. Zamiast rozwiązywać pełne trójwymiarowe równania dryfu i dyfuzji w każdym punkcie, platforma przekształca geometrię w przestrzennie rozdzieloną sieć rezystorów i diod, co umożliwia efektywne symulacje urządzeń i modułów na większą skalę. Pozwala to na realistyczne skalowanie poza urządzenia laboratoryjne, gdzie straty są głównie spowodowane rozpraszaniem się prądu w przezroczystych przewodach, metalowych siatkach i kontaktach, a nie transportem w kierunku pionowym. OghmaNano rozwiązuje trójwymiarowy obwód, który uwzględnia geometrię i jest tworzony bezpośrednio na podstawie układu, co jest wizualizowane w Rysunek ??, a odpowiadająca mu reprezentacja obwodu jest przedstawiona w Rysunek ??. Można generować lub importować dowolne trójwymiarowe geometrie – takie jak sześciokątne siatki, szyny i wzorzyste elektrody – i analizować je pod kątem rezystancji, spadku napięcia, zacienienia i koncentracji prądu. Ten sam proces można zastosować zarówno do pojedynczych kontaktów, jak i do oświetlonych urządzeń, co ilustruje przykład PM6:Y6 na dużą skalę w Rysunek ??.

Wprowadzenie do tematu, zawierające instrukcje krok po kroku, można znaleźć w Rysunek ?? i Rysunek ??. Pełny proces rozpoczyna się od Część A: tworzenia trójwymiarowego modelu kontaktu.

✨ Co możesz robić za pomocą OghmaNano?

Twórz realistyczne, rozbudowane modele geometryczne: definiuj metalowe siatki, przezroczyste przewodniki, elementy do odprowadzania prądu oraz niestandardowe, trójwymiarowe układy styków.
Automatycznie generuj trójwymiarowe układy rezystorów i diod: przekształć geometrię w model obwodu, który uwzględnia transport boczny i lokalne spadki napięcia.
Analiza rozkładu rezystancji i przepływu prądu: należy zidentyfikować obszary struktury, w których występują największe straty, co jest zilustrowane na mapie rezystancji przedstawionej w Rysunek ??.
Przeprowadź badania w zakresie inżynierii kontaktów: sprawdź, w jaki sposób parametry siatki, szerokość linii, opór elektryczny materiału i geometria struktury wpływają na wydajność przed rozpoczęciem produkcji.
Uwzględnij efekty optyczne i cieniowanie: połącz rozbudowany model elektryczny z obliczeniami optycznymi, aby zbadać powstawanie cieni i nierównomierne generowanie.
Przejście od pojedynczych elektrod do kompletnych urządzeń: rozszerzenie tego samego schematu działania z niezależnych struktur zbierających prąd na oświetlone, duże ogniwa i moduły.
Uwzględnij niedoskonałości: przedstaw defekty wynikające z procesu druku, zmienność grubości warstwy, niejednorodność materiału oraz lokalne zmiany rezystywności.

Wypróbuj przykład dotyczący dużego obszaru.

👉 Zacznij od Część A: symulacji kontaktu na dużej powierzchni, a następnie przejdź do Część B: uruchomienia skanowania i analizy rezystancji oraz strat napięcia, Część C: edycji i optymalizacji geometrii kontaktu lub przejdź do instruktażu dotyczącego oświetlonej dużej powierzchni ogniwa słonecznego PM6:Y6.

2. Dlaczego urządzenia o dużej powierzchni wymagają zastosowania innego algorytmu rozwiązywania problemu.

W przypadku urządzeń o małej powierzchni głównym kierunkiem transportu jest kierunek pionowy, co sprawia, że modelowanie oparte na równaniach dryfu i dyfuzji jest odpowiednie. W przypadku dużych powierzchni ograniczenia dotyczą transportu bocznego przez polimery, styki i metalowe siatki, gdzie dominują rozpraszanie prądu i opór kontaktowy. Zamiast rozwiązywać pełne trójwymiarowe równania dryfu i dyfuzji, OghmaNano tworzy trójwymiarowy model obwodu, w którym każda objętość staje się rezystorem, a diody modelują aktywne zachowanie. Dzięki temu zachowana jest prawidłowa fizyka dla dużych powierzchni, przy zachowaniu wysokiej wydajności obliczeniowej. Geometrię styków można sprawdzić w Rysunek ??, a wygenerowana sieć ujawnia ścieżki przepływu prądu, wąskie gardła i obszary strat napięcia.

3. Duże powierzchnie stykowe i zbieranie prądu.

W przypadku dużych urządzeń sam przezroczysty przewodnik zazwyczaj nie wystarcza na dużych odległościach. Popularnym rozwiązaniem jest połączenie przezroczystej warstwy rozprowadzającej prąd z metalową siatką: pierwsza zbiera ładunek lokalnie, a siatka efektywnie transportuje go do styków. Firma OghmaNano modeluje to bezpośrednio, definiując warstwową strukturę, obszary styków i geometrię, a następnie przekształcając to w trójwymiarową sieć obwodów. Umożliwia to szybkie porównanie różnych konstrukcji siatek, właściwości elektrycznych materiałów i układów bez konieczności ich wytwarzania.

Zacznij od: Część A, Część B i Część C.

4. Mapy rezystancji, spadek napięcia i optymalizacja.

Po zbudowaniu obwodu, OghmaNano skanuje jego strukturę, aby obliczyć efektywną rezystancję w miejscu styku. Otrzymane mapy bezpośrednio wskazują na wydajność: niska rezystancja w pobliżu styków i elementów metalowych oraz wyższe straty w słabo połączonych lub centralnych obszarach. Umożliwia to jasny proces projektowania: wysoka rezystancja w centralnych częściach ogniwa wskazuje na odpowiedni rozmiar siatki, straty w pobliżu styków sugerują problemy z ekstrakcją, a równomiernie wysoka rezystancja wskazuje na słabe właściwości przewodnika. Model pokazuje, gdzie projekt zawodzi, a nie tylko o ile. To samo podejście można zastosować do urządzeń oświetlonych, łącząc rozkład prądu z zachowaniem diody i optyką, jak pokazano w tutorial dotyczący PM6:Y6 o dużej powierzchni.

5. Od modeli z dotykowym ekranem do w pełni podświetlanych urządzeń.

OghmaNano nie ogranicza się do rezystancyjnych kontaktów. Tę samą, rozległą strukturę można rozszerzyć, tworząc w pełni funkcjonalne urządzenia, poprzez włączenie elementów diodowych do sieci i zapewnienie optycznej generacji za pomocą cienkowarstwowego rozwiązania optycznego. W tym przypadku zbieranie prądu w płaszczyźnie nadal odbywa się za pomocą trójwymiarowego modelu obwodu, ale lokalne właściwości fotowoltaiczne są modelowane za pomocą równania diody oświetlanej. Jest to szczególnie przydatne w przypadku rozległych ogniw fotowoltaicznych i powiązanych z nimi architektur urządzeń cienkowarstwowych, gdzie rozprzestrzenianie się prądu i straty w kontaktach mają kluczowe znaczenie.

Dzięki temu można połączyć trzy poziomy modelowania w jednym środowisku:

Modele oparte wyłącznie na pomiarach kontaktowych, przeznaczone do analizy aktualnej kolekcji i projektowania warstwy o określonym oporze powierzchniowym.
Duże obszarowo, podświetlane elementy, w których dodano właściwości diodowe i mechanizm fotogeneracji.
Złożone moduły 3D, w których aktualna zawartość, geometria i sposób połączeń mają jednocześnie istotne znaczenie.

Informacje na temat powiązanych procesów można znaleźć w następujących sekcjach: symulacja OPV, symulacja OLED, symulacja ogniw słonecznych PM6:Y6 o dużej powierzchni oraz złożone trójwymiarowe struktury urządzeń i modułów.

6. Typowe zastosowania

Ta platforma symulacyjna jest przydatna wszędzie tam, gdzie prąd musi rozprzestrzeniać się w sposób boczny przez warstwę o wysokiej rezystancji, zanim dotrze do elektrody służącej do zbierania ładunku. Typowe zastosowania obejmują:

duże ogniwa słoneczne wykonane z materiałów organicznych i perowskitów,
drukowane i elastyczne ogniwa fotowoltaiczne,
Panele oświetleniowe OLED,
urządzenia elektrochromowe i sensoryczne,
optymalizacja przezroczystej elektrody i siatki,
badania na poziomie modułu dotyczące projektowania elementów interakcyjnych i cieniowania.

We wszystkich tych przypadkach kluczowe pytanie pozostaje takie samo: w jaki sposób geometria przekłada się na straty energii elektrycznej? Firma OghmaNano odpowiada na to pytanie wprost, łącząc trójwymiarową strukturę z rozwiązanym modelem sieci elektrycznej.