Editor JV (Editor de simulação em regime estacionário)

1. Entradas

Se você clicar no ícone do editor JV na faixa dos editores de simulação (??), a janela do editor JV será aberta (??). O editor JV é usado para configurar simulações de corrente–tensão em regime estacionário. Ele aplica uma rampa de tensão de uma tensão inicial definida até uma tensão final, independentemente de o dispositivo ser uma célula solar, um OFET ou outra estrutura.

Faixa dos editores de simulação com o ícone do editor JV destacado. — Abrindo o editor JV a partir da faixa dos editores de simulação.

Você pode definir a tensão inicial, a tensão final e o tamanho do passo. O multiplicador do passo de tensão JV escala o tamanho do passo após cada incremento. O padrão é 1.0 (sem crescimento). Definir esse multiplicador ligeiramente acima de 1.0 pode reduzir o número de passos e acelerar a simulação, mas valores muito maiores que 1.05 podem causar problemas de convergência.

Janela do editor JV com campos para tensão inicial/final, passo, multiplicador do passo, tensão externa como final e controles de saída. — Janela do editor JV para configurar simulações de corrente–tensão em regime estacionário.

Parâmetro	Descrição
`Start voltage`	Polarização inicial da rampa de tensão (V).
`Stop voltage`	Polarização final da rampa de tensão (V).
`Voltage step`	Incremento entre pontos sucessivos de polarização (V).
`JV voltage step multiplier`	Escala o tamanho do passo após cada ponto. Valores > 1 aumentam o passo à medida que a varredura avança (útil para grandes intervalos); valores muito grandes podem afetar a convergência.
`Use external voltage as stop`	Escolhe o critério de parada. Quando On, usa a tensão externa do dispositivo (após resistência série/shunt). Quando Off, usa a tensão interna do diodo.
`Maximum current density`	Encerra a varredura quando a densidade de corrente atinge esse limiar (A·m⁻²).
`Single point`	Calcula um único ponto de operação em vez de uma varredura JV completa.
`JV curve photon generation efficiency`	Multiplicador aplicado à taxa de geração óptica; pode levar em conta recombinação geminada.
`Charge carrier generation model`	Seleciona o solucionador óptico (por exemplo, Transfer Matrix, Ray Tracing).
`Smooth the EQE spectra`	Aplica suavização ao EQE antes do uso (usado em certas simulações OFET 2D).
`Output verbosity to disk`	Controla a gravação de snapshots (bandas, portadores, taxas de geração). Não gravar nada, gravar apenas resultados-chave, gravar tudo, ou tudo a cada n-ésimo passo.
`Dump trap distribution`	Grava o perfil da densidade de estados de armadilhas em disco.
`Save parameter sweeps`	Salva métricas resumidas (recombinação média, densidades de portadores, portadores aprisionados) no diretório `sweep`.

2. Saídas

Arquivos de simulação

Arquivos produzidos pela simulação JV
Nome do arquivo	Descrição	Notas
`charge.dat`	Densidade de carga vs. tensão
`jv.dat`	Curva corrente–tensão
`k.csv`	Constante de recombinação k
`sim_info.dat`	Resumo da simulação (\(V_{oc}\), \(J_{sc}\), etc. calculados); veja §4.1.4

Diretórios de simulação

Diretórios gravados pela simulação JV
Diretório	Descrição	Notas
`snapshots/`	Dados dependentes da posição por passo de simulação para parâmetros-chave do dispositivo (por exemplo, banda de condução, banda de valência, potencial, densidades de portadores, taxas de geração e recombinação).
`sweep/`	Métricas espacialmente integradas (média do dispositivo) em função do passo de simulação (por exemplo, taxa de recombinação total/média, densidade média de portadores, densidade de portadores aprisionados).

Essas saídas podem ser habilitadas ajustando Output verbosity to disk (e, para métricas agregadas, habilitando Save parameter sweeps) no editor de simulação.

sim_info.dat

Este é um arquivo json contendo todas as métricas-chave da simulação, como \(J_{sc}\), \(V_{oc}\), e um arquivo de exemplo sim_info.dat é dado abaixo:

Símbolo	Token JSON	Significado	Unidades
\(FF\)	ff	Fator de preenchimento	au
\(PCE\)	pce	Eficiência de conversão de potência	%
\(P_{max}\)	P_max	Potência no ponto de máxima potência	W
\(V_{oc}\)	V_oc	Tensão de circuito aberto	V
\(voc_{R}\)	voc_R	Taxa de recombinação em \(P_{max}\)
\(jv_{voc}\)	jv_voc	Ponto de dados JV em \(V_{oc}\)
\(jv_{pmax}\)	jv_pmax	Ponto de dados JV em \(P_{max}\)
\(voc_{nt}\)	voc_nt	Densidade de elétrons aprisionados em \(V_{oc}\)	m\(^{-3}\)
\(voc_{pt}\)	voc_pt	Densidade de lacunas aprisionadas em \(V_{oc}\)	m\(^{-3}\)
\(voc_{nf}\)	voc_nf	Densidade de elétrons livres em \(V_{oc}\)	m\(^{-3}\)
\(voc_{pf}\)	voc_pf	Densidade de lacunas livres em \(V_{oc}\)	m\(^{-3}\)
\(J_{sc}\)	J_sc	Densidade de corrente de curto-circuito	A m\(^{-2}\)
\(jv_{jsc}\)	jv_jsc	Densidade média de carga em \(J_{sc}\)	m\(^{-3}\)
\(jv_{vbi}\)	jv_vbi	Tensão interna incorporada	V
\(jv_{gen}\)	jv_gen	Taxa média de geração
\(voc_{np}\)	voc_np	Produto da densidade de portadores em \(V_{oc}\)
\(j_{pmax}\)	j_pmax	Corrente em \(P_{max}\)	A m\(^{-2}\)
\(v_{pmax}\)	v_pmax	Tensão em \(P_{max}\)	V

Símbolo	Token JSON	Significado	Unidades	Equ.
\(\mu_{jsc}\)	mu_jsc	Mobilidade média em \(J_{sc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{jsc}\)	mu_geom_jsc	Mobilidade média geom. em \(J_{sc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom\_micro}_{jsc}\)	mu_geom_micro_jsc	Mobilidade média micro geom. em \(J_{sc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu_{voc}\)	mu_voc	Mobilidade média em \(V_{oc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{voc}\)	mu_geom_voc	Mobilidade média geom. em \(V_{oc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\)
\(\mu^{geom\_avg}_{voc}\)	mu_geom_micro_voc	Mobilidade média micro geom. em \(V_{oc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\)
\(\mu^e_{pmax}\)	mu_e_pmax	Mobilidade média de elétrons em \(P_{max}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^h_{pmax}\)	mu_h_pmax	Mobilidade média de lacunas em \(P_{max}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{pmax}\)	mu_geom_pmax	Mobilidade média geom. em \(P_{max}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\)
\(\mu^{geom\_micro}_{pmax}\)	mu_geom_micro_pmax	Mobilidade média micro geom. em \(P_{max}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\)
\(\mu_{pmax}\)	mu_pmax	Mobilidade média em \(P_{max}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)

Símbolo	Token JSON	Significado	Unidades	Equ.	Ref
\(\tau_{voc}\)	tau_voc	Tempo de recombinação em \(V_{oc}\)	s	\(R=(n-n_0)/\tau\)
\(\tau_{pmax}\)	tau_pmax	Tempo de recombinação em \(P_{max}\)	s	\(R=(n-n_0)/\tau\)
\(\tau^{all}_{voc}\)	tau_all_voc	Tempo de recombinação (todos os portadores) em \(V_{oc}\)	s	\(R=n/\tau\)
\(\tau^{all}_{pmax}\)	tau_all_pmax	Tempo de recombinação (todos os portadores) em \(P_{max}\)	s	\(R=n/\tau\)
\(\theta_{srh}\)	theta_srh	\(\theta_{SRH}\) Coeficiente de coleta em \(P_{max}\)	au		p.100 5.2a