ویرایشگر JV (ویرایشگر شبیه‌سازی حالت پایا)

1. ورودی‌ها

اگر روی آیکون ویرایشگر JV در نوار ویرایشگرهای شبیه‌سازی کلیک کنید (??), پنجره ویرایشگر JV باز خواهد شد (??). ویرایشگر JV برای پیکربندی شبیه‌سازی‌های جریان–ولتاژ حالت پایا استفاده می‌شود. این ویرایشگر یک رمپ ولتاژ را از ولتاژ شروع تعریف‌شده تا ولتاژ توقف اعمال می‌کند، بدون توجه به این‌که دستگاه یک سلول خورشیدی، یک OFET یا ساختار دیگری باشد.

نوار ویرایشگرهای شبیه‌سازی با آیکون ویرایشگر JV که برجسته شده است. — باز کردن ویرایشگر JV از نوار ویرایشگرهای شبیه‌سازی.

شما می‌توانید ولتاژ شروع، ولتاژ توقف و اندازه گام را تنظیم کنید. ضریب تکثیر گام ولتاژ JV اندازه گام را پس از هر افزایش مقیاس می‌کند. مقدار پیش‌فرض 1.0 است (بدون رشد). تنظیم این ضریب کمی بالاتر از 1.0 می‌تواند تعداد گام‌ها را کاهش دهد و شبیه‌سازی را سریع‌تر کند، اما مقادیر بسیار بزرگ‌تر از 1.05 ممکن است باعث مشکلات همگرایی شوند.

پنجره ویرایشگر JV با فیلدهایی برای ولتاژ شروع/توقف، گام، ضریب تکثیر گام، استفاده از ولتاژ خارجی به‌عنوان توقف، و کنترل‌های خروجی. — پنجره ویرایشگر JV برای پیکربندی شبیه‌سازی‌های جریان–ولتاژ حالت پایا.

پارامتر	توضیح
`Start voltage`	بایاس آغازین رمپ ولتاژ (V).
`Stop voltage`	بایاس نهایی رمپ ولتاژ (V).
`Voltage step`	افزایش بین نقاط بایاس متوالی (V).
`JV voltage step multiplier`	اندازه گام را پس از هر نقطه مقیاس می‌کند. مقادیر > 1 با پیشرفت پویش، گام را افزایش می‌دهند (برای بازه‌های بزرگ مفید است)؛ مقادیر بسیار بزرگ ممکن است بر همگرایی اثر بگذارند.
`Use external voltage as stop`	معیار توقف را انتخاب می‌کند. وقتی On باشد، از ولتاژ خارجی دستگاه استفاده می‌کند (پس از مقاومت سری/شنت). وقتی Off باشد، از ولتاژ داخلی دیود استفاده می‌کند.
`Maximum current density`	وقتی چگالی جریان به این آستانه برسد پویش را خاتمه می‌دهد (A·m⁻²).
`Single point`	به‌جای یک پویش کامل JV، یک نقطه کاری منفرد را محاسبه می‌کند.
`JV curve photon generation efficiency`	ضریبی که به نرخ تولید نوری اعمال می‌شود؛ می‌تواند بازترکیب geminate را در نظر بگیرد.
`Charge carrier generation model`	حل‌گر نوری را انتخاب می‌کند (برای مثال Transfer Matrix، Ray Tracing).
`Smooth the EQE spectra`	پیش از استفاده، هموارسازی را به EQE اعمال می‌کند (در برخی شبیه‌سازی‌های OFET دوبعدی استفاده می‌شود).
`Output verbosity to disk`	نوشتن snapshotها را کنترل می‌کند (نوارها، حامل‌ها، نرخ‌های تولید). چیزی ننویس، فقط نتایج کلیدی، همه‌چیز، یا همه‌چیز در هر گام nام.
`Dump trap distribution`	پروفایل چگالی حالت‌های تله را روی دیسک می‌نویسد.
`Save parameter sweeps`	شاخص‌های خلاصه (میانگین بازترکیب، چگالی حامل‌ها، حامل‌های به‌دام‌افتاده) را در پوشه `sweep` ذخیره می‌کند.

2. خروجی‌ها

فایل‌های شبیه‌سازی

فایل‌های تولیدشده توسط شبیه‌سازی JV
نام فایل	توضیح	یادداشت‌ها
`charge.dat`	چگالی بار برحسب ولتاژ
`jv.dat`	منحنی جریان–ولتاژ
`k.csv`	ثابت بازترکیب k
`sim_info.dat`	خلاصه شبیه‌سازی (\(V_{oc}\)، \(J_{sc}\) و غیره محاسبه‌شده)؛ نگاه کنید به §4.1.4

پوشه‌های شبیه‌سازی

پوشه‌های نوشته‌شده توسط شبیه‌سازی JV
پوشه	توضیح	یادداشت‌ها
`snapshots/`	داده‌های وابسته به مکان در هر گام شبیه‌سازی برای پارامترهای کلیدی دستگاه (برای مثال نوار رسانش، نوار ظرفیت، پتانسیل، چگالی حامل‌ها، نرخ‌های تولید و بازترکیب).
`sweep/`	شاخص‌های انتگرال‌گیری‌شده فضایی (میانگین‌گیری‌شده روی دستگاه) به‌عنوان تابعی از گام شبیه‌سازی (برای مثال نرخ بازترکیب کل/میانگین، چگالی متوسط حامل، چگالی حامل به‌دام‌افتاده).

این خروجی‌ها را می‌توان با تنظیم Output verbosity to disk (و برای شاخص‌های تجمیع‌شده، با فعال‌کردن Save parameter sweeps) در ویرایشگر شبیه‌سازی فعال کرد.

sim_info.dat

این یک فایل json است که همه شاخص‌های کلیدی شبیه‌سازی مانند \(J_{sc}\)، \(V_{oc}\) را در بر دارد، و یک فایل نمونه sim_info.dat در پایین ارائه شده است:

نماد	توکن JSON	معنا	واحدها
\(FF\)	ff	فاکتور پرشدگی	au
\(PCE\)	pce	بازده تبدیل توان	%
\(P_{max}\)	P_max	توان در نقطه بیشینه توان	W
\(V_{oc}\)	V_oc	ولتاژ مدار باز	V
\(voc_{R}\)	voc_R	نرخ بازترکیب در \(P_{max}\)
\(jv_{voc}\)	jv_voc	نقطه داده JV در \(V_{oc}\)
\(jv_{pmax}\)	jv_pmax	نقطه داده JV در \(P_{max}\)
\(voc_{nt}\)	voc_nt	چگالی الکترون به‌دام‌افتاده در \(V_{oc}\)	m\(^{-3}\)
\(voc_{pt}\)	voc_pt	چگالی حفره به‌دام‌افتاده در \(V_{oc}\)	m\(^{-3}\)
\(voc_{nf}\)	voc_nf	چگالی الکترون آزاد در \(V_{oc}\)	m\(^{-3}\)
\(voc_{pf}\)	voc_pf	چگالی حفره آزاد در \(V_{oc}\)	m\(^{-3}\)
\(J_{sc}\)	J_sc	چگالی جریان اتصال کوتاه	A m\(^{-2}\)
\(jv_{jsc}\)	jv_jsc	چگالی متوسط بار در \(J_{sc}\)	m\(^{-3}\)
\(jv_{vbi}\)	jv_vbi	ولتاژ داخلی ساخته‌شده	V
\(jv_{gen}\)	jv_gen	نرخ متوسط تولید
\(voc_{np}\)	voc_np	حاصل‌ضرب چگالی حامل در \(V_{oc}\)
\(j_{pmax}\)	j_pmax	جریان در \(P_{max}\)	A m\(^{-2}\)
\(v_{pmax}\)	v_pmax	ولتاژ در \(P_{max}\)	V

نماد	توکن JSON	معنا	واحدها	معاد.
\(\mu_{jsc}\)	mu_jsc	تحرک متوسط در \(J_{sc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{jsc}\)	mu_geom_jsc	تحرک میانگین هندسی در \(J_{sc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom\_micro}_{jsc}\)	mu_geom_micro_jsc	تحرک میانگین هندسی میکرو در \(J_{sc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu_{voc}\)	mu_voc	تحرک متوسط در \(V_{oc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{voc}\)	mu_geom_voc	تحرک میانگین هندسی در \(V_{oc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\)
\(\mu^{geom\_avg}_{voc}\)	mu_geom_micro_voc	تحرک میانگین هندسی میکرو در \(V_{oc}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\)
\(\mu^e_{pmax}\)	mu_e_pmax	تحرک متوسط الکترون در \(P_{max}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^h_{pmax}\)	mu_h_pmax	تحرک متوسط حفره در \(P_{max}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
\(\mu^{geom}_{pmax}\)	mu_geom_pmax	تحرک میانگین هندسی در \(P_{max}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\sqrt{\langle\mu_e\rangle \langle\mu_h\rangle}\)
\(\mu^{geom\_micro}_{pmax}\)	mu_geom_micro_pmax	تحرک میانگین هندسی میکرو در \(P_{max}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)	\(\langle\sqrt{\mu_e \mu_h}\rangle\)
\(\mu_{pmax}\)	mu_pmax	تحرک متوسط در \(P_{max}\)	m\(^2\) V\(^{-1}\) s\(^{-1}\)

نماد	توکن JSON	معنا	واحدها	معاد.	مرجع
\(\tau_{voc}\)	tau_voc	زمان بازترکیب در \(V_{oc}\)	s	\(R=(n-n_0)/\tau\)
\(\tau_{pmax}\)	tau_pmax	زمان بازترکیب در \(P_{max}\)	s	\(R=(n-n_0)/\tau\)
\(\tau^{all}_{voc}\)	tau_all_voc	زمان بازترکیب (همه حامل‌ها) در \(V_{oc}\)	s	\(R=n/\tau\)
\(\tau^{all}_{pmax}\)	tau_all_pmax	زمان بازترکیب (همه حامل‌ها) در \(P_{max}\)	s	\(R=n/\tau\)
\(\theta_{srh}\)	theta_srh	ضریب جمع‌آوری \(\theta_{SRH}\) در \(P_{max}\)	au		p.100 5.2a