☰
Günümüzün birçok modern optoelektronik cihazı, yarı iletken cihaz fiziğinde tipik olarak simüle edilen mikroskobik ölçeklerden çok daha büyük alanlar üzerinde üretilmektedir. Güneş hücreleri, OLED'ler ve fotodetektörlerin aktif katmanları sadece birkaç on veya yüz nanometre kalınlığında olsa da, cihazların kendisi santimetre veya hatta metreler boyunca uzanabilir. Bu tür yapıları tam üç boyutlu sürüklenme-difüzyon modelleri kullanarak simüle etmek, kısa sürede hesaplama açısından pratik olmaktan çıkar.Günümüzün birçok modern optoelektronik cihazı, yarı iletken cihaz fiziğinde tipik olarak simüle edilen mikroskobik ölçeklerden çok daha büyük alanlar üzerinde üretilmektedir. Güneş hücreleri, OLED'ler ve fotodetektörlerin aktif katmanları sadece birkaç on veya yüz nanometre kalınlığında olsa da, cihazların kendisi santimetre veya hatta metreler boyunca uzanabilir. Bu tür yapıları tam üç boyutlu sürüklenme-difüzyon modelleri kullanarak simüle etmek, kısa sürede hesaplama açısından pratik olmaktan çıkar.
Geniş alanlı cihazlarda, baskın sınırlamalar genellikle aktif katman boyunca dikey taşıyıcı akışı değil, daha çok yanal akım yayılımı, elektrot direnci ve temas geometrisi şeklindedir. Bu etkiler, cihazdan ne kadar verimli bir şekilde akım toplanabileceğini belirler ve laboratuvar ölçeğindeki hücrelerin pratik cihaz boyutlarına ölçeklenmesi sırasında performansı sıklıkla sınırlar.Geniş alanlı cihazlarda, baskın sınırlamalar genellikle aktif katman boyunca dikey taşıyıcı akışı değil, daha çok yanal akım yayılımı, elektrot direnci ve temas geometrisi şeklindedir. Bu etkiler, cihazdan ne kadar verimli bir şekilde akım toplanabileceğini belirler ve laboratuvar ölçeğindeki hücrelerin pratik cihaz boyutlarına ölçeklenmesi sırasında performansı sıklıkla sınırlar.
Bu sorunu çözmek için OghmaNano, özel bir 3D devre çözümleyici içerir. Çözümleyici, uzayın her yerindeki yarı iletken taşıma denklemlerini çözmek yerine, cihazın geometrisini, tüm cihaz alanındaki akım akışını temsil eden direnç ve diyotlardan oluşan bir ağa dönüştürür. Bu, santimetre ve modül ölçeğindeki yapıların verimli bir şekilde simüle edilmesini ve aynı zamanda temel cihaz fiziğinin elektriksel davranışının doğru bir şekilde yeniden üretilmesini sağlar.Bu sorunu çözmek için OghmaNano, özel bir 3D devre çözümleyici içerir. Çözümleyici, uzayın her yerindeki yarı iletken taşıma denklemlerini çözmek yerine, cihazın geometrisini, tüm cihaz alanındaki akım akışını temsil eden direnç ve diyotlardan oluşan bir ağa dönüştürür. Bu, santimetre ve modül ölçeğindeki yapıların verimli bir şekilde simüle edilmesini ve aynı zamanda temel cihaz fiziğinin elektriksel davranışının doğru bir şekilde yeniden üretilmesini sağlar.
Devre çözümleyici, özellikle geniş alanlı güneş pilleri, OLED panelleri ve fotovoltaik modüllerin incelenmesi için kullanışlıdır. Örneğin, geniş alanlı temas eğitimi, elektrot direncinin akım dağılımını nasıl etkilediğini gösterirken, geniş alanlı PM6:Y6 güneş pili eğitimi, optik üretimin ve diyot elemanlarının devre modeline nasıl dahil edilebileceğini göstermektedir. Daha karmaşık cihaz düzenlemeleri, birbirine bağlı hücreler de dahil olmak üzere, perovskit modül eğitimi'nde incelenmektedir.Devre çözümleyici, özellikle geniş alanlı güneş pilleri, OLED panelleri ve fotovoltaik modüllerin incelenmesi için kullanışlıdır. Örneğin, geniş alanlı temas eğitimi, elektrot direncinin akım dağılımını nasıl etkilediğini gösterirken, geniş alanlı PM6:Y6 güneş pili eğitimi, optik üretimin ve diyot elemanlarının devre modeline nasıl dahil edilebileceğini göstermektedir. Daha karmaşık cihaz düzenlemeleri, birbirine bağlı hücreler de dahil olmak üzere, perovskit modül eğitimi'nde incelenmektedir.
Devre çözümleyici, cihazın üç boyutlu geometrisiyle başlar. Yapı tanımlandıktan sonra, yazılım fiziksel düzeni temsil eden mekânsal bir ağ oluşturur. Bu ağ daha sonra, her bağlantının bir devre elemanına karşılık geldiği bir elektrik ağına dönüştürülür.Devre çözümleyici, cihazın üç boyutlu geometrisiyle başlar. Yapı tanımlandıktan sonra, yazılım fiziksel düzeni temsil eden mekânsal bir ağ oluşturur. Bu ağ daha sonra, her bağlantının bir devre elemanına karşılık geldiği bir elektrik ağına dönüştürülür.
İletken katmanlar dirençli bağlantılara dönüşürken, aktif bölgeler, cihazın elektriksel davranışını yeniden üreten diyot elemanlarla temsil edilir. Elde edilen bu ağ, binlerce veya milyonlarca eleman içerebilir, ancak standart devre analiz teknikleri kullanılarak verimli bir şekilde çözülebilir.İletken katmanlar dirençli bağlantılara dönüşürken, aktif bölgeler, cihazın elektriksel davranışını yeniden üreten diyot elemanlarla temsil edilir. Elde edilen bu ağ, binlerce veya milyonlarca eleman içerebilir, ancak standart devre analiz teknikleri kullanılarak verimli bir şekilde çözülebilir.
Ağdaki her düğüm noktasında çözümleyici, Kirchhoff'un akım yasasını uygular:Ağdaki her düğüm noktasında çözümleyici, Kirchhoff'un akım yasasını uygular:
$$ \sum_i I_i = 0 $$bu, her bir düğüme giren toplam akımın, o düğümden çıkan toplam akıma eşit olması gerektiği anlamına gelir. Bu denklemlerin tüm ağ üzerinde çözülmesi, akımın cihazın geometrisi boyunca nasıl dağıldığını belirler.bu, her bir düğüme giren toplam akımın, o düğümden çıkan toplam akıma eşit olması gerektiği anlamına gelir. Bu denklemlerin tüm ağ üzerinde çözülmesi, akımın cihazın geometrisi boyunca nasıl dağıldığını belirler.
Devre modeli, fiziksel cihazı temsil etmek için çeşitli farklı türde elektrik elemanı kullanır:Devre modeli, fiziksel cihazı temsil etmek için çeşitli farklı türde elektrik elemanı kullanır:
Her bir diyot elemanından geçen akım, standart diyot denklemini izler.Her bir diyot elemanından geçen akım, standart diyot denklemini izler.
$$ I(V) = I_0 \left(e^{\frac{qV}{nkT}} - 1\right) - I_{ph} $$burada \(I_0\) ters doyma akımı, \(n\) idealite faktörü ve \(I_{ph}\) ise optik model tarafından sağlanan fotoelektrik akımı temsil etmektedir.burada \(I_0\) ters doyma akımı, \(n\) idealite faktörü ve \(I_{ph}\) ise optik model tarafından sağlanan fotoelektrik akımı temsil etmektedir.
Elektriksel davranış bir devre ağı kullanılarak tanımlansa da, cihazın optik özellikleri yine de titizlikle simüle edilebilir. OghmaNano, transfer matris yöntemi de dahil olmak üzere çeşitli optik çözüm algoritmaları içerir.Elektriksel davranış bir devre ağı kullanılarak tanımlansa da, cihazın optik özellikleri yine de titizlikle simüle edilebilir. OghmaNano, transfer matris yöntemi de dahil olmak üzere çeşitli optik çözüm algoritmaları içerir.
Bu optik modeller, ışığın cihaz yapısı boyunca nasıl yayıldığını ve nasıl emildiğini hesaplar. Elde edilen mekânsal emilim profili, devre ağındaki diyot elemanlarına doğrudan etki eden bir foton üretimi terimine dönüştürülür. Bu sayede çözümleyici, doğru optik modellemeyi, geniş alanlı ve verimli elektrik simülasyonuyla birleştirir.Bu optik modeller, ışığın cihaz yapısı boyunca nasıl yayıldığını ve nasıl emildiğini hesaplar. Elde edilen mekânsal emilim profili, devre ağındaki diyot elemanlarına doğrudan etki eden bir foton üretimi terimine dönüştürülür. Bu sayede çözümleyici, doğru optik modellemeyi, geniş alanlı ve verimli elektrik simülasyonuyla birleştirir.
3 boyutlu devre çözümleyici, özellikle cihaz alanının aktif katmanların kalınlığından çok daha fazla olduğu sistemler için kullanışlıdır. Tipik uygulamaları şunlardır:3 boyutlu devre çözümleyici, özellikle cihaz alanının aktif katmanların kalınlığından çok daha fazla olduğu sistemler için kullanışlıdır. Tipik uygulamaları şunlardır:
Bu cihazlarda elektriksel davranış, elektrot tasarımı ve iletken katmanlar içindeki akım dağılımı tarafından önemli ölçüde etkilenir. Bu etkileri doğrudan modelleyerek, devre çözümleyici, araştırmacıların farklı temas geometrilerini incelemesine ve cihaz performansının boyutla nasıl değişeceğini tahmin etmesine olanak tanır.Bu cihazlarda elektriksel davranış, elektrot tasarımı ve iletken katmanlar içindeki akım dağılımı tarafından önemli ölçüde etkilenir. Bu etkileri doğrudan modelleyerek, devre çözümleyici, araştırmacıların farklı temas geometrilerini incelemesine ve cihaz performansının boyutla nasıl değişeceğini tahmin etmesine olanak tanır.
Cihazın geometrisi belirlendikten sonra, OghmaNano otomatik olarak bu yapıdan üç boyutlu bir devre ağı oluşturur. Bu ağ, elektrik modelinin temelini oluşturur ve fiziksel geometrinin devre elemanlarına nasıl dönüştürüleceğini tanımlar.Cihazın geometrisi belirlendikten sonra, OghmaNano otomatik olarak bu yapıdan üç boyutlu bir devre ağı oluşturur. Bu ağ, elektrik modelinin temelini oluşturur ve fiziksel geometrinin devre elemanlarına nasıl dönüştürüleceğini tanımlar.
Bu tür bir ağın örneği Şekil ?? içinde gösterilmiştir. Ağdaki her bağlantı, hangi malzemeden ve katmandan geldiğine bağlı olarak bir direnç veya diyot görevi görür.Bu tür bir ağın örneği Şekil ?? içinde gösterilmiştir. Ağdaki her bağlantı, hangi malzemeden ve katmandan geldiğine bağlı olarak bir direnç veya diyot görevi görür.
Çözücü ayrıca Şekil ??'de gösterilen ekstraksiyon düğümlerini de belirler. Bu düğümler, akımın cihaza girdiği veya cihazdan çıktığı elektrik bağlantı noktalarını temsil eder. Bu düğümlerin dağılımı, akımın devre ağı boyunca yanal olarak nasıl yayıldığını önemli ölçüde etkiler.Çözücü ayrıca Şekil ??'de gösterilen ekstraksiyon düğümlerini de belirler. Bu düğümler, akımın cihaza girdiği veya cihazdan çıktığı elektrik bağlantı noktalarını temsil eder. Bu düğümlerin dağılımı, akımın devre ağı boyunca yanal olarak nasıl yayıldığını önemli ölçüde etkiler.
OghmaNano, gerçekçi cihaz simülasyonları için 3B devre çözümleyicisinin nasıl kullanılacağını gösteren çeşitli eğitimler içerir. Bu örnekler, kullanıcıları cihazın geometrisinin tanımlanmasından elde edilen akım-gerilim özelliklerinin analizine kadar tüm süreç boyunca yönlendirir.OghmaNano, gerçekçi cihaz simülasyonları için 3B devre çözümleyicisinin nasıl kullanılacağını gösteren çeşitli eğitimler içerir. Bu örnekler, kullanıcıları cihazın geometrisinin tanımlanmasından elde edilen akım-gerilim özelliklerinin analizine kadar tüm süreç boyunca yönlendirir.
İyi bir başlangıç noktası, akım yayılımını ve elektrot direncini tanıtan geniş alanlı temas simülasyonu öğreticisi olabilir. Buradan geniş alanlı PM6:Y6 güneş hücresi öğreticisi'ne geçebilirsiniz; bu öğreticide diyot elemanları ve optik üretim yer almaktadır.İyi bir başlangıç noktası, akım yayılımını ve elektrot direncini tanıtan geniş alanlı temas simülasyonu öğreticisi olabilir. Buradan geniş alanlı PM6:Y6 güneş hücresi öğreticisi'ne geçebilirsiniz; bu öğreticide diyot elemanları ve optik üretim yer almaktadır.
Daha gelişmiş simülasyonlar için perovskit modül öğreticisi, birden fazla cihazın birbirine nasıl bağlanarak tam fotovoltaik modüllerin simülasyonunun nasıl yapılabileceğini göstermektedir.Daha gelişmiş simülasyonlar için perovskit modül öğreticisi, birden fazla cihazın birbirine nasıl bağlanarak tam fotovoltaik modüllerin simülasyonunun nasıl yapılabileceğini göstermektedir.
Geniş bir alanda simülasyon yapmayı deneyin.Geniş bir alanda simülasyon yapmayı deneyin.
Öncelikle geniş alanlı temas öğreticisi ile başlayın, ardından PM6:Y6 güneş pili örneği ve perovskit modül öğreticisini inceleyin.Öncelikle geniş alanlı temas öğreticisi ile başlayın, ardından PM6:Y6 güneş pili örneği ve perovskit modül öğreticisini inceleyin.