وبسایت مهندسی الکترونیک و کامپیوتر

شرکت سیلواکو (Silvaco) متعلق به بخش خصوصی، ارائه دهنده نرم‌افزار اتوماسیون طراحی الکترونیکی و نرم‌افزار شبیه‌سازی ادوات است.

سیلواکو یک نرم افزار حل عددی معادلات نیمه هادی ها مانند ماسفت ها، ترانزیستور های دو قطبی،دیودها و… می باشد. جوابهای بدست آمده توسط این نرم افزار در مقالات معتبر بسیاری بکار برده شده و می توان گفت در زمینه حل معادلات نیمه هادی ها بی رقیب است. این نرم افزار به مهندسین این امکان را می دهد تا مراحل ساخت قطعات الکترونیکی و همچنین رفتار الکتریکی، نوری، گرمایی قطعات نیمه هادی را شبیه سازی کنند. قابلیت شبیه سازی رفتارهای مختلف پایا، دینامیک زمانی را در دو و سه بعد دارد. همچنین قابلیت شبیه سازی ساختار قطعات الکترونیکی قبل از ساخت آنها در کارخانه را نیز شامل می شود. با شبیه سازی در سطح فیزیک، رفتار الکتریکی افزاره های نیمه هادی را پیش بینی می کند. به عنوان مثال فرایندهای اکسیداسیون، نفوذ، لایه برداری، لایه نشانی و … با استفاده از این نرم افزار شبیه سازی می شود.

با گشت و گذار در اینترنت و جستجوی مطالب گوناگون در خصوص شبیه سازی افزاره‌ها در سیلواکو، نتایج خوبی بدست نمی آید. حتی در صورتی که مطلبی وجود داشته باشد، اغلب به صورت گنگ و نامفهوم ارائه می شود و مطالب ریز مربوط به نحوه شبیه‌سازی در آن نادیده گرفته می شود، به طوری که پس از مشاهده آموزش های مختلف، حتی قادر به مش بندی یک افزاره نیستید. نکته دیگری که در بعضی از آموزش‌ها مشاهده می‌شود این است که در آنها اشکالات برنامه نویسی دیده می‌شود و مشکلات مهم مربوط به نحوه نوشتن کدها در سیلواکو ناگفته می مانند. این امر موجب شده تا روند یادگیری این برنامه با کندی مواجه شده و گهگاه خواننده کتاب از ادامه کار منصرف شود. به‌علاوه هر یک از خطاهای شبیه‌سازی می‌تواند محقق را مشغول پارامترهای جزیی زیادی کند که سردرگمی فراوانی را به‌دنبال خواهد داشت. تمام موارد فوق موجب می‌شوند تا شبیه‌سازی کامل یک افزاره، کاری بسیار طاقت فرسا باشد. به همین دلیل در این آموزش تلاش کرده ایم تا شما را با مسائل مربوط به شبیه سازی یک قطعه و گرفتن خروجی از آن آشنا کنیم. 

در این مقاله، تجزیه و تحلیل عددی پارامترهای سلول خورشیدی CIGS مانند ولتاژ مدار باز، جریان اتصال کوتاه، حداکثر توان، ضریب پری و بازده کوانتومی خارجی  به عنوان تابعی از شکاف باند لایه جاذب انجام شده است. این پارامترها به عنوان پارامترهای اصلی یک سلول خورشیدی برای تعیین عملکرد آن استفاده می شوند. در این مقاله، با تغییر ترکیب آلیاژ، شکاف باند لایه جاذب CIGS تغییر می یابد. برای شبیه سازی، از نرم افزار SILVACO ATLAS برای انجام شبیه سازی سلول خورشیدی CIGS تحت طیف استاندارد AM1.5 استفاده شده است.

یکی از ادوات بسیار مهم که کار کردن بر روی آن می تواند آینده بهتری را برای نسل بشر رقم بزند، سلول های خورشیدی است. در معرض نور قرار گرفتن سلول های خورشیدی، می توان جریان الکتریسیته ایجاد کند. در کشور ما، در طی یک سال، روزهای آفتابی بسیاری وجود دارند. بنابراین کشور ما از این نظر بسیار غنی است. اما دلیل استفاده کم از سلول های خورشیدی برای تولید برق، مسئله اقتصادی است. در شرایط فعلی به دلیل ارزان بودن سوخت های فسیلی استفاده از سلول های خورشیدی به عنوان یک منبع تولید انرژی بطور گسترده انجام نمی شود اما با گذشت زمان و کاهش سطح ذخایر سوخت های فسیلی، قطعاً در آینده می توان روی این نوع از منابع تولید کننده انرژی حساب ویژه ای باز کرد. 

شبیه سازی ادوات نیمه هادی توسط نرم افزاری به نام سیلواکو انجام می شود. این نرم افزار قادر به شبیه سازی عملکرد الکتریکی بسیاری از ادوات نیمه هادی، از جمله دیودها، ترانزیستورها، سلول های خورشیدی و ... است. در این پست، شبیه سازی یک نوع سلول خورشیدی از مقاله ای با عنوان Simulation of High Efficiency Tandem Solar Cell using InGaP/GaAs انجام شده است. 

Numerical modeling and simulation help to optimize semiconductor devices such as solar cells in understanding key physi-cal phenomena and behaviors, thereby reducing time and cost. The development of solar energy engineering is progressed tremendously with the construction of integrated multi-junction solar cells based on III–V semiconductor compounds. In this study, an InGaP/GaAs double-junction solar cell is presented based on the back-surface field (BSF) layer. A unique and enhanced structure is created by introducing a 1.5-m-thick InAlGaP intrinsic material to the tunnel junction along with the introduction of the BSF top layer. In a single/multi-junction device, effective BSF is a crucial structural component for an efficient solar cell. Important parameters of open-circuit voltage  (VOC), short-circuit current density  (JSC), fill factor (FF), and efficiency (η) in the proposed solar cell model are calculated  VOC = 2.7473 V,  JSC = 1894.61 mA/cm2, FF = 87.544%, and η = 43.61%, respectively. The simulations are obtained at solar intensities (1000 suns) under the AM1.5G standard spectrum.