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OghmaNano Simulate organic/Perovskite Solar Cells, OFETs, and OLEDs DOWNLOAD

快速开始:在 J–V 仿真中使用太阳光谱

在本快速入门中,我们将使用 OghmaNano太阳光谱生成器 生成的太阳光谱, 并将其作为光伏器件仿真的输入。通过将光谱导入仿真器, 我们可以运行 J–V 曲线,并直接比较器件在不同照明条件下的行为 (例如 AM1.5G、污染大气、上午与正午阳光)。

1. 引言:

在第 A 部分中,我们看到光谱如何随一天中的时间、季节、纬度和空气质量变化。 在本节中,我们将把这些光谱导入仿真器,以研究它们 对器件性能的影响。由于归一化缺陷已被修复,每个光谱现在都保留其绝对辐照度。 这意味着光谱的形状(例如气溶胶对紫外的抑制、水汽对红外的吸收) 和总强度都会影响 J–V 结果。

这种方法使我们能够回答一些实际问题,例如:

通过将光谱直接链接到 J–V 仿真中, 我们在太阳辐照建模器件性能分析之间架起了桥梁, 从而能够测试超出 AM1.5G 标准的真实工作条件。

2. 开始:

本教程直接延续上一节 (参见第 A 部分)。 在开始之前,请确保您已经完成该教程。 我们将假设您已经使用太阳光谱生成器生成了一个名为 Example 的新光谱。 在光学光谱编辑器中打开 example 光谱。 在本教程的这一部分中,我们的目标是创建一个 与标准 AM1.5G 参考明显不同的光谱。 为此,您可以调整任意输入参数——例如一天中的时间、日期、纬度、 大气水汽含量或气溶胶光学厚度。 在下面的示例中, 气溶胶光学厚度(AOD) 被设置为 7.0, 与 AM1.5G 相比,产生了明显更弱的 IglobalIdiffuse 分布 (见 ??)。

当您调整参数并生成新的光谱后, 点击 导出光谱 按钮将其保存到模型中。 该光谱将自动被重新导入到光学光谱编辑器中, 并以 Example 的名称添加。 这一过程可在 ?? 中看到。

太阳光谱生成器,气溶胶光学厚度设为 7.0,与 AM1.5G 相比显示出减弱的全球和散射辐照度。
太阳光谱生成器,AOD = 7.0。 与 AM1.5G 相比,全球和散射分量显著降低,提供了一个清晰的测试案例。
光学光谱编辑器,显示导出后新导入的、强度降低的光谱。
从生成器导出后的 光学光谱编辑器。 新光谱会自动添加并显示。

3. 运行基线仿真

在使用您生成的自定义太阳光谱之前, 让我们先运行一次基线电学仿真, 以确定器件当前的性能。 随后我们将把结果与使用新光谱的仿真进行比较。

OghmaNano 主窗口,文件功能区中可见“运行仿真”按钮。
OghmaNano 主窗口。 点击 运行仿真 执行基线电学计算。
仿真输出文件夹,显示包括 JV 数据和 sim_info.dat 在内的结果文件。
运行完成后,打开输出文件夹并查看 J–V 数据文件 (jv.csvjv.csv,取决于您的设置)以及 sim_info.dat。 记录器件的 VOCJSC填充因子, 作为基线结果。

4. 使用生成的光谱

现在我们将在器件仿真中使用您创建的光谱(例如 Example)。 打开 Optical 功能区并点击 Light Sources, 打开光源编辑器。 将光谱从 AM1.5G 更改为 example, 然后重新运行电学仿真。 最后,查看 jv.csv(或 jv.csv) 以及 sim_info.dat, 将更新后的 PCEVOCJSC 与基线结果进行比较。

OghmaNano 的 Optical 功能区,突出显示 Light Sources 图标。
Optical 功能区中,点击 Light Sources 打开编辑器。
光源编辑器,光谱下拉菜单打开,从 AM1.5G 切换为 example。
在光源编辑器中,将光谱从 AM1.5G 切换为您生成的 example 光谱。
主窗口,显示用于使用新光谱重新运行器件的“运行仿真”按钮。
点击 运行仿真 重新运行器件。 然后检查 jv.csv(或 jv.csv)以及 sim_info.dat, 查看 PCEVOCJSC 的变化。

📝 动手试一试

太阳光谱生成器 中使用您的 Example 光谱, 并改变下列参数。 每次更改后,点击 Calculate,然后 Export spectrum, 再次运行 J–V 仿真。 比较 PCEVOCJSC 相对于基线的变化。

✅ 预期趋势
  • AOD: 更高的气溶胶水平会散射并吸收更多光, 从而降低总辐照度。 Idirect 显著下降; Idiffuse 增加。 预计 JSC 和 PCE 整体降低。
  • 水汽: 在近红外引入吸收带, 削弱对有机光伏重要的光谱区域, 导致 JSC 和效率小幅下降。
  • 一天中的时间: 早晨/下午(更高空气质量) 会使光谱红移并降低总强度。 由于辐照度降低,Voc 可能略有下降。
  • 纬度: 较高纬度平均空气质量更大, 导致辐照度降低并具有更强的季节变化。 赤道地区的光谱在各波长上更强且更均衡。
  • 海拔: 在较高海拔处, 上方大气层更少, 这会增加直射辐照度并减少散射损失, 因此与海平面相比 JSC 增加。

这些效应说明了环境条件如何直接影响光伏器件性能

你在本教程中学到的内容

🎯 完成第 B 部分后, 您已经将太阳辐照建模器件级性能联系起来, 从物理光谱过渡到光伏效率分析。