有機太陽電池および光検出器シミュレーション・モジュール

Organic Solar™モジュールを使用すると、Atlasにおいて、有機太陽電池デバイス、光検出器、およびイメージ・センサの電気的および光学的プロパティをシミュレートできます。Organic Solarは、Atlasフレームワークの一部として、有機光電変換デバイスの電気的/光学的振る舞いに関して、定常、過渡、ACの各解析におけるシミュレーション機能を提供します。励起子の濃度、拡散、生成/再結合、解離のすべての特性をシミュレート可能です。

特長

  • レイ・トレースによる光学的励起モデル
  • トランスファー・マトリクス法(TMM)による光学的励起モデル
  • 太陽スペクトル光によるシミュレーション
  • スペクトル応答シミュレーション
  • 励起子の光生成
  • 有機素子の欠陥の状態密度(Density of States: DOS)モデル
  • Poole-Frenkelおよびホッピング移動度モデル
  • ランジュバン再結合モデル
  • 一重項および三重項励起子濃度を連成させた連続の方程式
  • 励起子の生成、拡散、ライフタイム、および消光効果
  • ドーピングに依存した励起子濃度の計算
  • 励起子パラメータ(拡散距離、ライフタイムなど)をユーザが定義可能
  • 一重項と三重項の励起子の生成比率をユーザが定義可能
  • 定常解析、過渡解析、およびAC解析
ゼロ・バイアスにおける有機へテロ接合p-i-i-n太陽電池のバンド図です。各領域では、バンドギャップ、電荷キャリア移動度、励起子再結合/解離の構成比、吸収特性など、有機材料に関連する様々な特性を入力します。すべてのパラメータは、測定値にキャリブレートするためにデフォルト値から変更できます。よく使用される材料の一部がデフォルト値を持ちます。
電荷キャリアおよび励起子の濃度を示す図です。この図では、励起子は混合層で光生成され、両側に拡散します。真性半導体領域における電荷キャリア濃度の上昇は、励起子が解離して電子-ホール対が生成されたことによるものです。
この図は、励起子の非発光減衰率が高いほど、太陽電池の発電力が減少することを示しています。励起子の非発光減衰は、光生成された励起子の消滅時の励起子解離と競合します。
この図では、一重項結合エネルギーが太陽電池のI-V特性に及ぼす効果を示しています。結合エネルギーは、励起子の解離率の計算から導かれます。
仮想的な有機カラー撮像セルの層構成を示す図です。1色分の層構成が表示されています。感色性は、感光材料の選択によって決まります。ここでは、青に感色性を持つ材料としてコバルト(TPP)が選択されています。
この図に示すように、3つの感色セルを重ねることで、3色の感色性を1つの有機撮像セルで実現できます。参考文献: Seo et. al. “Color Sensors with Three Vertically Stacked Organic Photodetectors.” Jpn. J.Appl. Phys., V. 46, No. 49 pp. L1240-L1242.

Rev.110113_02