Setfos 仿真新能力：自热、隧穿与多光源仿真

Setfos 是由瑞士Fluxim AG开发的光电器件仿真软件适用于OLED、太阳能电池、光电探测器及其他薄膜半导体器件。它将薄膜光学与漂移-扩散电荷传输集成在同一模型中光学与电学行为同步求解而无需在不同工具间切换。本文介绍 Setfos 目前可以仿真的内容——从热耦合效应、隧穿到无接触小信号表征——以及正在开发中的新功能。Setfos能仿真什么Setfos 由多个可自由组合的模块构成吸收模块处理相干与非相干薄膜光学计算吸收分布及各层吸收。高级光学模块增加纹理化界面与颗粒散射、双折射以及量子点下转换。发射模块涵盖光谱发射、模式分析与光学猝灭可量化损失在消逝波模式、基底导模和薄膜导模中的能量。漂移-扩散模块功能最复杂的模块涵盖电子电荷、激子、可移动离子、陷阱与复合支持稳态、交流和瞬态模式。【图注】Setfos 各模块及其求解内容。光学与电学模块可在同一仿真中自由组合。Setfos 支持 Windows、macOS 和 Linux。用户界面中的每一步操作都会同步生成仿真脚本因此仿真既可在界面中设置也可由脚本驱动甚至可由大语言模型编写脚本并直接提交给仿真内核运行。多光源面向双面光伏与室内光伏自 Setfos 6.1 起一次仿真可定义任意数量的光源每个光源拥有独立的光谱强度、入射角和漫射光比例且均可扫描和优化。早期版本仅假设单一光源通常为太阳。这使得双面太阳能电池、多灯具的真实室内照明场景以及叠层 EQE 表征变得简单直接。在瞬态以及强度调制光电流谱IMPS/ 强度调制光电压光谱IMVS仿真中也可以单独调用各个光源——例如将稳定的背景光照与不同波长、不同入射角的脉冲光源相结合。【图注】左叠层结构中按光源分解的载流子生成。右通过设置偏置光使不同子电池成为限制电池时的叠层 EQE 仿真结果。正在研究叠层或双面太阳能电池欢迎了解 Setfos 的光学与电学仿真包括多光源与隧穿模型助力您的光伏研究。 申请免费试用见文末隧穿与TOPCon太阳能电池Setfos 涵盖三种隧穿机制带间隧穿、同一能带内的带内隧穿以及陷阱辅助隧穿。借助这些机制可以仿真性能取决于隧穿、而不仅仅取决于漂移与扩散的器件。典型案例是隧穿氧化层钝化接触TOPCon硅太阳能电池超薄氧化层在抑制表面复合的同时仍允许载流子选择性传输。软件自带现成示例文件 TOPCon.parx。【图注】上Setfos 求解的三种隧穿机制。左下TOPCon 结构及其仿真能级。右下有/无隧穿氧化层势垒时的 JV 曲线仿真结果。自热与热耦合仿真热学模块将热传导方程与漂移-扩散方程自洽求解局部温升会反馈到电学特性中而不是事后估算。它涵盖光致发热、焦耳热以及汤姆逊-帕尔贴效应支持稳态、交流和瞬态模式也可独立运行用于纯热传导研究。典型应用包括脉冲驱动 OLED 的自发热现象、高驱动电压下出现的负电容效应、热失控、太阳能电池的的热量产生以及和热电器件的热行为。OLED衰减建模OLED 衰减模型可以再现恒流驱动下的电压上升及相应的亮度衰减。衰减被建模为器件运行期间局部缺陷的生成陷阱形成与三重态-三重态湮灭TTA、三重态-极化子猝灭TPQ等激子过程相耦合。除了可测量的宏观指标外模型还能给出复合分布、陷阱密度以及辐射/非辐射复合比例——不仅说明器件在衰减更揭示它为什么衰减。【图注】随运行时间增加发光层内的复合速率与陷阱态密度变化。不断增加的陷阱密度正是导致亮度衰减的原因。正在研究OLED衰减或自热问题深入探究电荷传输、热效应与衰减机理如何影响 OLED 性能。欢迎免费试用 Setfos。 申请免费试用见文末IMPLS无接触表征强度调制光致发光谱IMPLS与阻抗谱、导纳谱、强度调制光电流谱IMPS和强度调制光电压光谱IMVS 一起补全了小信号表征体系。输入小信号调制光输出小信号光致发光信号其相位与幅值承载着器件物理信息。在太阳能电池表征中IMPLS 可作为 IMPS 和 IMVS 的无接触替代方案在 OLED 中可用于分析激子猝灭。实测 OLED 数据与仿真吻合证实高偏压下的光致发光猝灭源于三重态-极化子猝灭。在钙钛矿薄膜上仿真相位移对可移动离子迁移率十分敏感且完全无需接触薄膜。【图注】左OLED 的 IMPLS 幅值随偏压变化仿真与实测对比。右钙钛矿薄膜在四种不同可移动离子迁移率下的 IMPLS 相位仿真结果。对IMPLS仿真感兴趣了解 Setfos 如何帮助您对IMPLS测量进行建模研究器件响应。欢迎免费试用评估。 申请免费试用见文末软件内置材料参数Setfos 内置材料数据库应用。用户可按材料类别或标签搜索、筛选折射率数据集按折射率排序然后将数据集直接拖放到器件叠层中的某一层。Fluxim 发布的新参数集会自动下载用户也可以对自己的数据集进行标记和管理——大大减少了仿真前通常需要的大量手动文献查找工作。【图注】Setfos 内置材料数据库按类别或标签筛选比较折射率预览 n 和 k再将数据集拖放到对应层。常见问题Setfos用于什么Setfos 用于仿真薄膜光电器件包括 OLED、有机及钙钛矿太阳能电池、叠层与无机光伏、光电探测器以及一般半导体器件研究在同一模型中结合光学与电学物理。Setfos支持哪些操作系统Setfos 支持 Windows、macOS 和 Linux。软件设计快速、灵活且跨平台普通笔记本电脑即可运行。Setfos能仿真双面太阳能电池吗可以。自 Setfos 6.1 起可定义任意数量的光源每个光源具有独立的光谱强度、入射角和漫射光比例这正是双面太阳能电池仿真所需的功能。同一功能也适用于多灯具的室内光伏场景。Setfos能模拟OLED的自热吗可以。热学模块将热传导方程与漂移-扩散方程自洽求解可捕捉脉冲驱动 OLED 的自热、其对等效电容的影响以及热失控支持稳态、交流和瞬态仿真。Setfos支持哪些隧穿机制支持三种带间隧穿、同一能带内的带内隧穿以及陷阱辅助隧穿可用于仿真 TOPCon 硅太阳能电池等性能依赖隧穿氧化层的器件。什么是IMPLS为什么重要IMPLS 即强度调制光致发光谱。以小信号调制光源激发器件检测调制的光致发光得到相位与幅值谱。由于无需电接触IMPLS 可表征难以制作电极的太阳能电池薄膜和钙钛矿层并能解析 OLED 中的激子猝灭机制。Setfos能通过脚本或AI助手驱动吗可以。Setfos 界面中的每一步操作都会同步到仿真脚本中。该脚本可由大语言模型编写并直接通过仿真内核运行无需打开用户界面。Setfos是否包含材料参数数据Setfos 内置折射率数据集材料数据库支持搜索、筛选、标记并拖放到器件层Fluxim 发布的新数据集会自动下载。Setfos在已发表研究中的应用研究人员使用 Setfos 仿真光电器件并研究其内在物理机制。以下同行评审论文展示了其在 OLED 衰减和钙钛矿太阳能电池研究中的应用。1.蓝光OLED衰减的漂移-扩散建模Drift-diffusion modeling of blue OLED degradationPizano 等Synthetic MetalsArticle 117797该研究使用 Setfos 对激子-极化子湮灭引起的蓝光 OLED 衰减进行建模比较了漂移-扩散模型与速率方程方法并研究了不同器件层中的缺陷形成如何影响亮度损失和电压上升。涉及的Setfos能力漂移-扩散、OLED 衰减、激子-极化子湮灭、分层缺陷建模。2. TADF OLED衰减过程中局域陷阱形成的证据Evidence for localized trap formation during TADF OLED degradationStanzani 等Organic ElectronicsVol. 139Article 1072042025该研究结合实验测量与器件仿真研究热活化延迟荧光TADFOLED 的衰减机理考察空穴传输层与发光层界面处的陷阱形成及其对 OLED 效率损失的贡献。涉及的Setfos能力OLED 衰减建模、电荷传输、陷阱形成及与实验测量的对比。3.离子诱导的电场屏蔽是钙钛矿太阳能电池运行稳定性的主导因素Ion-induced field screening as a dominant factor in perovskite solar cell operational stabilityThiesbrummel 等Nature EnergyVol. 9pp. 664–6762024该研究探讨可移动离子对钙钛矿太阳能电池运行稳定性的影响。Setfos 仿真用于分析内部电场与电荷提取帮助解释与离子效应相关的性能损失。涉及的Setfos能力漂移-扩散、可移动离子建模、钙钛矿太阳能电池仿真。Setfos能仿真您的器件吗欢迎了解 Setfos 如何支持您在 OLED、太阳能电池及其他光电器件方面的研究。通过免费试用评估其光学、电学与热学仿真能力。 欢迎关注微信公众号「FLUXiM AG」获取更多技术案例、应用笔记和行业动态。关键词Setfos太阳能电池仿真漂移-扩散双面光伏钙钛矿叠层TOPConIMPLS光子回收Fluxim AG ·瑞士