JV 编辑器(稳态仿真编辑器)
如果你点击仿真编辑器功能区中的 JV 编辑器图标(??),
将会打开 JV 编辑器窗口(??)。JV 编辑器用于配置稳态电流–电压仿真。
它会从定义的起始电压到终止电压施加一个电压扫描斜坡,而不论器件是太阳能电池、OFET 或其他结构。
从仿真编辑器功能区打开 JV 编辑器。
你可以设置起始电压、终止电压和步长。JV 电压步进乘子
会在每次递增后缩放步长。默认值为 1.0(不增长)。
将该乘子设置为略高于 1.0 可以减少步数并加快仿真速度,
但远大于 1.05 的数值可能会导致收敛问题。
用于配置稳态电流–电压仿真的 JV 编辑器窗口。
| 参数 |
说明 |
Start voltage | 电压扫描的起始偏置(V)。 |
Stop voltage | 电压扫描的终止偏置(V)。 |
Voltage step | 相邻偏置点之间的增量(V)。 |
JV voltage step multiplier | 在每个点之后缩放步长。取值 > 1 会在扫描过程中增大步长(适用于大范围扫描);过大的数值可能影响收敛。 |
Use external voltage as stop | 选择终止判据。On 时,使用器件的外部电压(包含串联/并联电阻之后)。Off 时,使用内部二极管电压。 |
Maximum current density | 当电流密度达到该阈值时终止扫描(A·m−2)。 |
Single point | 计算单个工作点而不是完整的 JV 扫描。 |
JV curve photon generation efficiency | 施加到光学生成率上的乘子;可用于考虑 geminate 复合。 |
Charge carrier generation model | 选择光学求解器(例如 Transfer Matrix、Ray Tracing)。 |
Smooth the EQE spectra | 在使用前对 EQE 进行平滑处理(用于某些 2D OFET 仿真)。 |
Output verbosity to disk | 控制快照写盘(能带、载流子、生成率)。可选择不写、仅关键结果、写全部,或每隔 n 个步写一次全部。 |
Dump trap distribution | 将陷阱态密度分布(DoS)写入磁盘。 |
Save parameter sweeps | 在 sweep 目录中保存汇总指标(平均复合、载流子密度、俘获载流子等)。 |
2. 输出
仿真文件
JV 仿真生成的文件
charge.dat |
电荷密度随电压变化 |
|
jv.dat |
电流–电压曲线 |
|
k.csv |
复合常数 k |
|
sim_info.dat |
仿真摘要(计算得到的 \(V_{oc}\)、\(J_{sc}\) 等);见
§4.1.4
|
|
仿真目录
JV 仿真写出的目录
snapshots/ |
每个仿真步的空间分布数据,用于关键器件参数(例如导带、价带、电势、载流子密度、生成与复合速率)。 |
|
sweep/ |
作为仿真步函数的空间积分(器件平均)指标(例如总/平均复合速率、平均载流子密度、俘获载流子密度)。 |
|
这些输出可通过在仿真编辑器中调整 Output verbosity to disk(以及对汇总指标启用 Save parameter sweeps)来启用。
sim_info.dat
这是一个包含所有关键仿真指标(例如 \(J_{sc}\)、
\(V_{oc}\))的 json 文件,下面给出一个 sim_info.dat 示例文件:
| 符号 |
JSON token |
含义 |
单位 |
公式 |
Ref |
| \(FF\) |
ff |
填充因子 |
au |
|
|
| \(PCE\) |
pce |
功率转换效率 |
% |
|
|
| \(P_{max}\) |
P_max |
最大功率点处的功率 |
W |
|
|
| \(V_{oc}\) |
V_oc |
开路电压 |
V |
|
|
| \(voc_{R}\) |
voc_R |
\(P_{max}\) 处的复合速率 |
|
|
|
| \(jv_{voc}\) |
jv_voc |
\(V_{oc}\) 处的 JV 数据点 |
|
|
|
| \(jv_{pmax}\) |
jv_pmax |
\(P_{max}\) 处的 JV 数据点 |
|
|
|
| \(voc_{nt}\) |
voc_nt |
\(V_{oc}\) 处的俘获电子密度 |
m\(^{-3}\) |
|
|
| \(voc_{pt}\) |
voc_pt |
\(V_{oc}\) 处的俘获空穴密度 |
m\(^{-3}\) |
|
|
| \(voc_{nf}\) |
voc_nf |
\(V_{oc}\) 处的自由电子密度 |
m\(^{-3}\) |
|
|
| \(voc_{pf}\) |
voc_pf |
\(V_{oc}\) 处的自由空穴密度 |
m\(^{-3}\) |
|
|
| \(J_{sc}\) |
J_sc |
短路电流密度 |
A m\(^{-2}\) |
|
|
| \(jv_{jsc}\) |
jv_jsc |
\(J_{sc}\) 处的平均电荷密度 |
m\(^{-3}\) |
|
|
| \(jv_{vbi}\) |
jv_vbi |
内建电压 |
V |
|
|
| \(jv_{gen}\) |
jv_gen |
平均生成速率 |
|
|
|
| \(voc_{np}\) |
voc_np |
\(V_{oc}\) 处的载流子密度乘积 |
|
|
|
| \(j_{pmax}\) |
j_pmax |
\(P_{max}\) 处的电流 |
A m\(^{-2}\) |
|
|
| \(v_{pmax}\) |
v_pmax |
\(P_{max}\) 处的电压 |
V |
|
|
| 符号 |
JSON token |
含义 |
单位 |
公式 |
Ref |
| \(\mu_{jsc}\) |
mu_jsc |
\(J_{sc}\) 处的平均迁移率 |
m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) |
|
|
| \(\mu^{geom}_{jsc}\) |
mu_geom_jsc |
\(J_{sc}\) 处的几何平均迁移率 |
m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) |
|
|
| \(\mu^{geom\_micro}_{jsc}\) |
mu_geom_micro_jsc |
\(J_{sc}\) 处的几何微观平均迁移率 |
m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) |
|
|
| \(\mu_{voc}\) |
mu_voc |
\(V_{oc}\) 处的平均迁移率 |
m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) |
|
|
| \(\mu^{geom}_{voc}\) |
mu_geom_voc |
\(V_{oc}\) 处的几何平均迁移率 |
m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) |
\(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\) |
|
| \(\mu^{geom\_avg}_{voc}\) |
mu_geom_micro_voc |
\(V_{oc}\) 处的几何微观平均迁移率 |
m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) |
\(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\) |
|
| \(\mu^e_{pmax}\) |
mu_e_pmax |
\(P_{max}\) 处的平均电子迁移率 |
m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) |
|
|
| \(\mu^h_{pmax}\) |
mu_h_pmax |
\(P_{max}\) 处的平均空穴迁移率 |
m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) |
|
|
| \(\mu^{geom}_{pmax}\) |
mu_geom_pmax |
\(P_{max}\) 处的几何平均迁移率 |
m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) |
\(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\) |
|
| \(\mu^{geom\_micro}_{pmax}\) |
mu_geom_micro_pmax |
\(P_{max}\) 处的几何微观平均迁移率 |
m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) |
\(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\) |
|
| \(\mu_{pmax}\) |
mu_pmax |
\(P_{max}\) 处的平均迁移率 |
m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\) |
|
|
| 符号 |
JSON token |
含义 |
单位 |
公式 |
Ref |
| \(\tau_{voc}\) |
tau_voc |
\(V_{oc}\) 处的复合时间 |
s |
\(R=(n-n_0)/\tau\) |
|
| \(\tau_{pmax}\) |
tau_pmax |
\(P_{max}\) 处的复合时间 |
s |
\(R=(n-n_0)/\tau\) |
|
| \(\tau^{all}_{voc}\) |
tau_all_voc |
\(V_{oc}\) 处的复合时间(所有载流子) |
s |
\(R=n/\tau\) |
|
| \(\tau^{all}_{pmax}\) |
tau_all_pmax |
\(P_{max}\) 处的复合时间(所有载流子) |
s |
\(R=n/\tau\) |
|
| \(\theta_{srh}\) |
theta_srh |
\(\theta_{SRH}\) 在 \(P_{max}\) 处的收集系数 |
au |
|
p.100 5.2a |