Edytor JV (edytor do symulacji w stanie ustalonym)

1. Dane wejściowe

Jeśli klikniesz ikonę edytora JV na pasku narzędzi edytorów symulacyjnych (??), otworzy się okno edytora JV (??). Edytor JV służy do konfigurowania symulacji prądu i napięcia w stanie ustalonym. Generuje on sekwencję napięć, zaczynając od zdefiniowanego napięcia początkowego i kończąc na napięciu końcowym, niezależnie od tego, czy urządzeniem jest ogniwo słoneczne, tranzystor OFET, czy inna struktura.

Simulation editors ribbon with the JV editor icon highlighted. — Otwieranie edytora JV z poziomu paska narzędzi edytorów symulacji.

Można ustawić napięcie początkowe, napięcie końcowe oraz wielkość kroku. Mnożnik kroku napięcia JV skaluje wielkość kroku po każdym przyroście. Domyślna wartość to 1,0 (bez zmiany). Ustawienie tego mnożnika nieznacznie powyżej 1,0 może zmniejszyć liczbę kroków i przyspieszyć symulację, ale wartości znacznie większe niż 1,05 mogą powodować problemy z konwergencją.

JV editor window with fields for start/stop voltage, step, step multiplier, external voltage as stop, and output controls. — Okno edytora JV do konfigurowania symulacji prądu i napięcia w stanie ustalonym.

Parametr	Opis
`Start voltage`	Początkowe przesunięcie napięcia w funkcji czasu (V).
`Stop voltage`	Ostateczne przesunięcie napięcia w funkcji czasu (V).
`Voltage step`	Przyrost wartości między kolejnymi punktami odchylenia (V).
`JV voltage step multiplier`	Po każdym punkcie zakres zmiany kroku jest odpowiednio dostosowywany. Wartości większe niż 1 zwiększają krok w miarę postępu procesu (przydatne dla dużych zakresów); bardzo duże wartości mogą wpłynąć na zbieżność.
`Use external voltage as stop`	Określa kryterium zakończenia. Jeśli opcja jest włączona, wykorzystywane jest napięcie zewnętrzne urządzenia (po uwzględnieniu rezystancji szeregowej/bocznikowej). Jeśli opcja jest wyłączona, wykorzystywane jest wewnętrzne napięcie diody.
`Maximum current density`	Przerywa skanowanie, gdy gęstość prądu osiągnie określony próg (A·m−2).
`Single point`	Oblicza pojedynczy punkt pracy zamiast pełnego zakresu parametrów.
`JV curve photon generation efficiency`	Współczynnik, który wpływa na szybkość generowania fotonów; może uwzględniać rekombinację par elektron-dziura.
`Charge carrier generation model`	Wybiera algorytm optyczny (np. metoda macierzy przenoszenia, śledzenie promieni).
`Smooth the EQE spectra`	Wykorzystuje wygładzanie do poprawy danych EQE przed ich użyciem (stosowane w określonych symulacjach dwuwymiarowych tranzystorów OFET).
`Output verbosity to disk`	Umożliwia sterowanie zapisywaniem danych w określonych momentach (zakresy częstotliwości, nośne, częstotliwość próbkowania). Można wybrać, czy nie zapisywać żadnych danych, zapisywać tylko kluczowe wyniki, zapisywać wszystkie dane, czy też zapisywać wszystkie dane co określony interwał.
`Dump trap distribution`	Zapisuje profil gęstości stanów pułapki na dysku.
`Save parameter sweeps`	Zapisuje zagregowane dane statystyczne (średnia wartość rekombinacji, gęstość nośników, liczba nośników uwięzionych) w katalogu `sweep`.

2. Wyniki/Rezultaty

Pliki symulacyjne

Files produced by the JV simulation
Nazwa pliku	Opis	Uwagi
`charge.dat`	Zależność gęstości ładunku od napięcia.
`jv.dat`	Krzywa charakterystyki prądowo-napięciowej
`k.csv`	Stała rekombinacji k
`sim_info.dat`	Podsumowanie symulacji (obliczone wartości \(V_{oc}\), \(J_{sc}\) itp.); patrz §4.1.4.

Katalogi symulacji

Directories written by the JV simulation
Spis treści / Katalog / Rejestr	Opis	Uwagi
`snapshots/`	Wartości kluczowych parametrów urządzenia, zależne od położenia, dla każdego kroku symulacji (np. pasmo przewodnictwa, pasmo walencyjne, potencjał, gęstość nośników, współczynniki generacji i rekombinacji).
`sweep/`	Wskaźniki uwzględniające przestrzenną integrację (średnie wartości dla danego urządzenia) w zależności od kroku symulacji (np. całkowita/średnia szybkość rekombinacji, średnia gęstość nośników, gęstość nośników uwięzionych).

Można włączyć te funkcje, modyfikując poziom szczegółowości danych wyjściowych zapisywanych na dysku (a w przypadku zagregowanych metryk – włączając parametr „Zapisywanie wyników różnych konfiguracji”) w edytorze symulacji.

plik sim_info.dat

Poniżej znajduje się plik JSON zawierający wszystkie kluczowe wskaźniki symulacji, takie jak \(J_{sc}\), \(V_{oc}\), a także przykładowy plik sim_info.dat:

Symbol	Token JSON	Znaczenie	Jednostki
\(FF\)	ff	Współczynnik wypełnienia	złoto
\(PCE\)	pce	Współczynnik sprawności konwersji energii.	%
\(P_{max}\)	Pmax	Moc przy maksymalnej mocy.	W
\(V_{oc}\)	V_oc	Napięcie w obwodzie rozwartym	V
\(voc_{R}\)	voc_R	Częstość rekombinacji w locus \(P_{max}\).
\(jv_{voc}\)	jv_voc	Dane JV wskazują na \(V_{oc}\).
\(jv_{pmax}\)	jv_pmax	Dane JV wskazują na \(P_{max}\).
\(voc_{nt}\)	voc_nt	Zatrzymana gęstość elektronów w obszarze \(V_{oc}\).	m\(^{-3}\)
\(voc_{pt}\)	voc_pt	Gęstość pułapek w obszarze \(V_{oc}\).	m\(^{-3}\)
\(voc_{nf}\)	voc_nf	Gęstość swobodnych elektronów w punkcie \(V_{oc}\).	m\(^{-3}\)
\(voc_{pf}\)	voc_pf	Swobodna gęstość otworów w punkcie \(V_{oc}\).	m\(^{-3}\)
\(J_{sc}\)	J_sc	Gęstość prądu zwarciowego	A m\(^{-2}\)
\(jv_{jsc}\)	jv_jsc	Średnia gęstość ładunku w punkcie \(J_{sc}\).	m\(^{-3}\)
\(jv_{vbi}\)	jv_vbi	Wbudowane napięcie	V
\(jv_{gen}\)	jv_gen	Średnia częstotliwość powstawania nowych jednostek.
\(voc_{np}\)	voc_np	Iloczyn gęstości nośników w punkcie \(V_{oc}\).
\(j_{pmax}\)	j_pmax	Aktualny stan w punkcie \(P_{max}\).	A m\(^{-2}\)
\(v_{pmax}\)	v_maks	Napięcie w punkcie \(P_{max}\).	V

Symbol	Token JSON	Znaczenie	Jednostki	Równanie.
\(\mu_{jsc}\)	mu_jsc	Średnia wartość wskaźnika mobilności w punkcie \(J_{sc}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{jsc}\)	mu_geom_jsc	Średnia geometryczna mobilności w punkcie \(J_{sc}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom\_micro}_{jsc}\)	mu_geom_micro_jsc	Geom. średnia mikrośrednia mobilności w punkcie \(J_{sc}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu_{voc}\)	mu_voc	Średnia wartość wskaźnika mobilności w punkcie \(V_{oc}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{voc}\)	mu_geom_voc	Średnia geometryczna mobilności w punkcie \(V_{oc}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\)
\(\mu^{geom\_avg}_{voc}\)	mu_geom_mikro_słownik	Geom. średnia mikrośrednia mobilności w punkcie \(V_{oc}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\)
\(\mu^e_{pmax}\)	mu_e_pmax	Średnia ruchliwość elektronów w \(P_{max}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^h_{pmax}\)	mu_h_pmax	Średnia ruchliwość nośników ładunku w obszarze \(P_{max}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{pmax}\)	mu_geom_pmax	Średnia geometryczna mobilności w punkcie \(P_{max}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\)
\(\mu^{geom\_micro}_{pmax}\)	mu_geom_mikro_pmax	Geom. średnia mikrośrednia mobilności w punkcie \(P_{max}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\)
\(\mu_{pmax}\)	mu_maks	Średnia wartość wskaźnika mobilności w punkcie \(P_{max}\).	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)

Symbol	Token JSON	Znaczenie	Jednostki	Równanie.	Odniesienie
\(\tau_{voc}\)	tau_voc	Czas rekombinacji w punkcie \(V_{oc}\).	s	\(R=(n-n_0)/\tau\)
\(\tau_{pmax}\)	tau_pmax	Czas rekombinacji w punkcie \(P_{max}\).	s	\(R=(n-n_0)/\tau\)
\(\tau^{all}_{voc}\)	tau_wszystkie_zmienne	Czas rekombinacji (wszystkie nośniki) w punkcie \(V_{oc}\).	s	\(R=n/\tau\)
\(\tau^{all}_{pmax}\)	tau_wszystkie_pmax	Czas rekombinacji (wszystkie nośniki) w punkcie \(P_{max}\).	s	\(R=n/\tau\)
\(\theta_{srh}\)	theta_srh	\(\theta_{SRH}\) Współczynnik zbierania przy \(P_{max}\)	złoto		str. 100, punkt 5.2a