Strona główna Przykłady Zrzuty ekranu Instrukcja obsługi Logo Bluesky. YouTube ☰
OghmaNano Platforma do symulacji wielofizycznych procesów zachodzących w optoelektronicznych urządzeniach i systemach fotonicznych. POBIERZ Przewodnik szybkiego uruchomienia

Szybki start: wykorzystanie danych dotyczących widma słonecznego w symulacjach charakterystyki prądowo-napięciowej (J–V).

W tym krótkim przewodniku wykorzystujemy widma słoneczne generowane za pomocą narzędzia Solar Spectrum Generator firmy OghmaNano i używamy ich jako danych wejściowych do symulacji urządzeń fotowoltaicznych. Importując widma do symulatora, możemy generować krzywe J–V i bezpośrednio porównywać, jak urządzenia zachowują się w różnych warunkach oświetlenia (np. AM1.5G, zanieczyszczona atmosfera, światło słoneczne rano i w południe).

1. Wprowadzenie:

W części A analizowaliśmy, jak widma zmieniają się w zależności od pory dnia, pory roku, szerokości geograficznej i jakości powietrza. W tej sekcji zaimportujemy te widma do symulatora, aby zbadać ich wpływ na wydajność urządzenia. Ponieważ usunięto błąd normalizacji, każde widmo zachowuje teraz swoją bezwzględną wartość promieniowania. Oznacza to, że zarówno kształt widma (np. tłumienie promieniowania UV przez aerozole, absorpcja promieniowania podczerwonego przez parę wodną), jak i całkowita intensywność wpływają na wyniki pomiarów charakterystyki prądowo-napięciowej (J–V).

Dzięki temu podejściu możemy odpowiadać na konkretne pytania, na przykład:

Poprzez bezpośrednie połączenie danych spektralnych z symulacjami charakterystyk prądowo-napięciowych (J–V), tworzymy pomost między modelowaniem promieniowania słonecznego a analizą wydajności urządzeń, co umożliwia testowanie realistycznych warunków pracy, wykraczających poza standard AM1.5G.

2. Jak zacząć:

Niniejszy samouczek jest kontynuacją poprzedniej sekcji ( zobacz część A). Przed rozpoczęciem pracy upewnij się, że ukończyłeś poprzedni samouczek. Zakładamy, że już wygenerowałeś nowe spektrum o nazwie Example za pomocą narzędzia Solar Spectrum Generator. Otwórz spektrum example w edytorze Optical Spectrum Editor. W tej części samouczka naszym celem jest stworzenie spektrum, które będzie znacznie różnić się od standardowego spektrum referencyjnego AM1.5G. W tym celu możesz modyfikować dowolne parametry wejściowe, takie jak pora dnia, data, szerokość geograficzna, zawartość wody w atmosferze lub głębokość optyczna aerozoli. W poniższym przykładzie głębokość optyczna aerozoli (AOD) została ustawiona na 7.0, co spowodowało powstanie znacznie słabszego profilu Iglobal i Idiffuse w porównaniu z AM1.5G (zobacz ??).

Po dostosowaniu parametrów i wygenerowaniu nowego widma, kliknij przycisk „Eksportuj widmo”, aby zapisać je w modelu. Widmo zostanie automatycznie zaimportowane z powrotem do edytora widm optycznych, gdzie zostanie dodane pod nazwą Example. Można to zobaczyć na ilustracji ??.

Solar Spectrum Generator with aerosol optical depth set to 7.0, showing reduced global and diffuse irradiance compared to AM1.5G.
Generator spektrum słonecznego promieniowania o parametrze AOD = 7,0. W porównaniu ze standardem AM1.5G, zarówno globalny, jak i rozproszony profil promieniowania są znacznie zmniejszone, co stanowi wyraźny przykład do testowania.
Optical Spectrum Editor showing the newly imported spectrum with reduced intensity after export.
Edytor widma optycznego po wyeksportowaniu danych z generatora. Nowe widmo jest automatycznie dodawane i wyświetlane.

3. Uruchomienie symulacji referencyjnej.

Zanim wykorzystamy stworzone przez Ciebie niestandardowe spektrum promieniowania słonecznego, przeprowadźmy podstawową symulację elektryczną, aby określić aktualne parametry pracy urządzenia. Następnie porównamy wyniki z symulacją wykorzystującą Twoje nowe spektrum.

Main OghmaNano window with the Run simulation button visible on the File ribbon.
Główne okno programu OghmaNano. Kliknij „Uruchom symulację”, aby wykonać podstawową symulację elektryczną.
Simulation output folder showing result files including JV data and sim_info.dat.
Po zakończeniu symulacji otwórz folder z wynikami i przejrzyj plik danych J–V (jv.csv lub jv.csv, w zależności od konfiguracji) oraz sim_info.dat. Zanotuj wartości parametrów VOC, JSC i współczynnika wypełnienia, które posłużą jako punkt odniesienia.

4. Wykorzystanie wygenerowanych widm.

Teraz wykorzystamy utworzone przez Ciebie spektrum (np. Example) w symulacji urządzenia. Otwórz zakładkę „Optyka” i kliknij „Źródła światła”, aby otworzyć edytor źródła światła. Zmień spektrum z AM1.5G na przykładowe, a następnie ponownie uruchom symulację elektryczną. Na koniec przejrzyj jv.csv (lub jv.csv) i sim_info.dat, aby porównać zaktualizowane wartości PCE, VOC i JSC z wartościami referencyjnymi.

Optical ribbon in OghmaNano with the Light Sources icon highlighted.
Na pasku narzędzi „Optyka” kliknij opcję „Źródła światła”, aby otworzyć edytor.
Light Source editor with the spectrum dropdown open, selecting 'example' instead of AM1.5G.
W edytorze źródła światła zmień ustawienie spektrum z AM1.5G na wygenerowane przez siebie przykładowe spektrum.
Main window showing the Run simulation button used to re-run the device with the new spectrum.
Kliknij „Uruchom symulację”, aby ponownie uruchomić urządzenie. Następnie sprawdź jv.csv (lub jv.csv) i sim_info.dat pod kątem zmian w parametrach PCE, VOC i JSC.

📝 Wypróbuj to sam.

Wykorzystaj swoje spektrum Example w generatorze spektrum słonecznego i zmieniaj parametry podane poniżej. Po każdej zmianie kliknij „Oblicz”, a następnie „Eksportuj spektrum” i uruchom ponownie symulację J–V. Porównaj, jak zmieniają się wartości PCE, VOC i JSC w stosunku do wartości początkowej.

✅ Przewidywane trendy
  • AOD: Wyższe stężenie aerozoli powoduje większe rozpraszanie i absorpcję światła, co zmniejsza całkowitą wartość promieniowania. Składowa promieniowania bezpośredniego (Idirect) gwałtownie spada, natomiast składowa promieniowania rozproszonego (Idiffuse) wzrasta. Można się spodziewać ogólnego spadku wartości parametrów JSC i PCE.
  • Para wodna: powoduje powstawanie pasm absorpcji w zakresie bliskiej podczerwieni. Pasma te wpływają na obszary widma, które są istotne dla organicznych ogniw fotowoltaicznych, co prowadzi do niewielkiego spadku prądu zwarciowego (JSC) i wydajności.
  • Pora dnia: rano/po południu – większa masa powietrza powoduje przesunięcie widma w stronę czerwieni i zmniejsza całkowitą intensywność. W związku z niższym natężeniem promieniowania, widoczność może nieznacznie się zmniejszyć.
  • Szerokość geograficzna: Im wyższa szerokość geograficzna, tym większa masa powietrza (średnio), co prowadzi do zmniejszenia natężenia promieniowania i większych różnic sezonowych. Widma promieniowania w strefie równikowej są bardziej intensywne i bardziej zrównoważone w całym zakresie długości fal.
  • Wysokość: Na większych wysokościach nad poziomem morza znajduje się mniej atmosfery. Powoduje to zwiększenie bezpośredniego promieniowania i zmniejszenie strat spowodowanych rozpraszaniem, co prowadzi do wzrostu wartości JSC w porównaniu z poziomem morza.

Te efekty pokazują, w jaki sposób warunki środowiskowe wpływają bezpośrednio na wydajność urządzeń fotowoltaicznych.

Czego dowiedziałeś się w tym samouczku.

🎯 Ukończenie części B polega na połączeniu modelowania promieniowania słonecznego z analizą wydajności urządzeń, co pozwala przejść od analizy spektrów fizycznych do analizy efektywności ogniw fotowoltaicznych.