许多现代光电器件的制备面积远大于半导体器件物理中通常模拟的微观尺度。虽然太阳能电池、OLED 和光电探测器的活性层可能只有几十或几百纳米厚，但器件本身却可能延伸到厘米甚至米级。使用完整的三维 drift–diffusion 模型来模拟这类结构很快就会在计算上变得不切实际。
在大面积器件中，主导性的限制因素通常不是穿过活性层的垂直载流子输运，而是横向电流扩展、电极电阻和接触几何结构。这些效应决定了电流能否高效地从器件中收集出来，并且在将实验室电池扩展到实际器件尺寸时常常限制性能。
为了解决这一问题，OghmaNano 包含了一个专用的3D 电路求解器。该求解器并不是在整个空间中求解半导体输运方程，而是将器件几何结构转换为一个电阻和二极管的网络，以捕捉整个器件面积上的电流流动。这使得厘米尺度和模块尺度的结构能够被高效模拟，同时仍能再现底层器件物理的电学行为。
电路求解器对于研究大面积太阳能电池、OLED 面板和光伏模块特别有用。例如， 大面积接触教程 展示了电极电阻如何影响电流扩展，而 大面积 PM6:Y6 太阳能电池教程 则展示了如何将光学生成和二极管元件纳入电路模型。更复杂的器件布局，包括互连电池，则在 钙钛矿模块教程 中进行了探讨。
电路求解器从器件的三维几何结构开始。一旦结构被定义，软件就会生成一个表示物理布局的空间网格。然后，该网格会被转换为一个电网络，其中每个连接都对应一个电路元件。
导电层会变成电阻连接，而活性区域则由再现器件电学行为的二极管元件来表示。由此产生的网络可能包含数千或数百万个元件，但它仍然可以使用标准的电路分析技术高效求解。
在网络中的每个节点处，求解器都强制满足Kirchhoff 电流定律：
$$ \sum_i I_i = 0 $$这意味着流入每个节点的总电流必须等于流出该节点的总电流。在整个网络上求解这些方程，就能确定电流如何在器件几何结构中分布。
电路模型使用几种不同类型的电学元件来表示物理器件：
每个二极管元件中的电流遵循标准二极管方程
$$ I(V) = I_0 \left(e^{\frac{qV}{nkT}} - 1\right) - I_{ph} $$其中 \(I_0\) 是反向饱和电流，\(n\) 是理想因子，而 \(I_{ph}\) 表示由光学模型提供的光生电流。
尽管电学行为是通过电路网络来描述的，但器件的光学性质仍然可以被严格模拟。OghmaNano 包含多个光学求解器，包括 transfer-matrix 方法。
这些光学模型计算光如何在整个器件结构中传播并被吸收。所得的空间吸收分布会被转换为一个光生项，直接馈送到电路网络中的二极管元件中。通过这种方式，求解器将精确的光学建模与高效的大面积电学仿真结合起来。
3D 电路求解器对于器件面积远大于活性层厚度的系统特别有用。典型应用包括：
在这些器件中，电学行为受到电极设计和导电层内电流扩展的强烈影响。通过直接对这些效应进行建模，电路求解器使研究人员能够探索不同的接触几何结构，并预测器件性能将如何随尺寸扩展。
在定义好器件几何结构之后，OghmaNano 会从该结构自动生成一个三维电路网格。该网格构成电学模型的基础，并定义了如何将物理几何结构转换为电路元件。
这种网格的一个示例如 图 ?? 所示。网格中的每个连接都会根据其来源的材料和层转换为电阻或二极管元件。
求解器还会识别提取节点，如 图 ?? 所示。这些节点表示电流进入或离开器件的电接触。它们的分布会强烈影响电流如何在电路网络中横向扩展。
OghmaNano 包含多个教程，用于演示如何使用 3D 电路求解器进行真实器件仿真。这些示例引导用户完成整个工作流程，从定义器件几何结构到分析所得的电流–电压特性。
一个良好的起点是 大面积接触仿真教程，它介绍了电流扩展和电极电阻。在此基础上，你可以继续学习 大面积 PM6:Y6 太阳能电池教程，其中纳入了二极管元件和光学生成。
对于更高级的仿真， 钙钛矿模块教程 展示了如何将多个器件互连起来，以模拟完整的光伏模块。
尝试一次大面积仿真。
从 大面积接触教程 开始， 然后探索 PM6:Y6 太阳能电池示例 和 钙钛矿模块教程。