有機EL・太陽電池の光学・電気シミュレータ Setfos

リリース時期：2026年8月

Setfos 6.1 では以下の機能が追加されました。

複数光源モデルの定義機能の追加

一つのシミュレーションファイルにて、複数の光源を定義可能になりました。
両面受光型太陽電池のモデリングやタンデム太陽電池のEQEシミュレーションなどに活用できます。
光源ごとにスペクトル強度、入射方向(上下)、入射角度、拡散光の比率等を設定可能です。
また、すべての光源パラメータはスイープ及び最適化の変数として設定可能です。

IMPLS（Intensity Modulated Photoluminescence Spectroscopy）シミュレーション機能の追加

光変調を用いた高度な光学分光測定IMPLSのシミュレーション機能が新しく実装されました。
IMPLSは、太陽電池特性評価においてIMPS / IMVSに代わる非接触測定手法として使用されます。
また、OLEDの励起子クエンチングなどのキャリアダイナミクスの評価に活用できます。

トラップ支援トンネリングモデルの追加

Hurkxモデルの実装し、従来のバンド間トンネリング（Band to band tunneling）およびバンド内トンネリング（Intra band tunneling）に加えてトラップ支援トンネリング（Trap assisted tunneling）が追加されました。

色度差(Δu'v')の角度依存性計算機能の追加

色度差(Δu'v')の出射角依存性を計算する機能が追加されました。
色度差は下記式により算出されます。

CIE XYZ三刺激値の出力機能の追加

CIE 1931に基づく三刺激値X、Y、Zの絶対値を直接出力できるようになりました。

デバイス内部の相対電場強度の出力機能の追加

入射光強度で規格化されたデバイス内部の電場強度をデバイス位置（深さ）および波長の関数として出力できるようになりました。

リリース時期：2025年10月

Setfos 6.0 では以下の機能が追加されました。

GUI

• GUIのリニューアル
• ダークテーマの追加
• グラフの軸に対してインタラクティブな操作が可能
• グラフの順序を変更可能

材料データベース

• 光学材料データ(屈折率)の検索
• Fluxim社から提供される材料データの自動ダウンロード
• ユーザー定義の材料データの登録・管理

Thermalモジュール(新モジュール)

• 単独での熱解析
• 電気/光との連成解析
• 定常・過渡・周波数応答などの各種解析が可能
• ディクリレ・対流・輻射境界条件の設定が可能

OLEDの劣化モデル

• 定電流駆動下での輝度低下や電圧上昇など、OLEDの劣化挙動を再現
• 不可逆的な劣化を引き起こす要因の特定
• 設計最適化による劣化抑制

Drift-Diffusionモジュール

• 層ごとに 状態密度モデル（Gaussian、Parabolic、Dirac）を選択可能
• 状態の占有確率を BoltzmannまたはFermi–Diracから選択可能
• バンド間トンネリングおよびバンド内トンネリングのモデルを新たに実装
• キャリア拡散係数の熱活性化過程を考慮した新しい移動度モデルを追加
• 初期値推定アルゴリズムの改善により収束性が向上

Absorption/Emission

• CIE色域カバレッジの後処理機能を追加
• 散乱を考慮した吸収‐発光連成解析に対応
• 光学吸収から理想的なJ-V曲線を計算する機能の追加
• 散乱テクスチャモデルに新たに非球面マイクロレンズを追加
• 散乱テクスチャのプレビュー機能の追加
• 積分球条件での発光スペクトルおよびCIE座標の後処理機能を追加

リリース時期：2024年7月

Setfos 5.5 では以下の機能が追加されました。

全体

• クリックで選択したグラフの曲線が太線に変化
• グラフの正負の反転・規格化が可能

• パラメータスイープ時、結果のグラフを動画もしくは複数のグラフのファイルに一括でエクスポート可能

Emission/Absorption

• クエンチの計算速度向上
• 3以上の材料に対してEMA（有効媒質近似）を用いて屈折率を計算
• EMA・AD(Analytical Dispersion)で定義した屈折率が結果のグラフに出力

• Mie散乱の計算で得られた断面積を出力
• モード解析シミュレーションで計算されたパーセルファクターを出力
• 屈折率の実部(n)と虚数部(k)が別々のデータファイルの場合でもインポート可能
• 複素屈折率のデータファイルに対して、n,kをどの列にするかユーザーで割り当てが可能

Drift-Diffusion

• トラップのモデルが更新され、過渡応答・ACシミュレーションでのトラップ・デトラップの考慮、電子・ホール両極性トラップの設定が可能

• トラップに対し、電場・温度に依存する捕獲確率の設定が可能
• 大きな交流信号（線形変化以上の信号）の解析・フーリエ変換による解析が可能

• MPP（最大電力点）の計算方法が改良
• インピーダンスのシミュレーションで、定常状態の電圧・電流を事前計算
  （例：IMPSで電流値を指定）
• インピーダンスで個々（変位電流・電子・ホールなど）の寄与を出力
• 層ごとに、輸送のタイプ（電子のみ考慮・ホールのみ考慮など）を設定が可能

最適化

• 最適化対象を規格化することが可能
• 方位角依存性など周期的な特性を最適化対象にすることが可能
• 最適化対象グループごとに残余の重みづけが可能

新しい解析例

• アモルファスシリコンベース太陽電池のIV特性（3.4.3章、142ページ）
• トラップのある系に対する大きな信号による解析（7.2.9.1節、315ページ）
• 振幅の大きな信号によるCV特性（静電容量の電圧依存性）（7.2.9.2節、317ページ）
• MELS(Modulated Eelctroluminescense Spectroscopy)（8.6節、368ページ）

リリース時期：2023年1月

全体

Setfos 5.3 では以下の機能が追加されました。

• 結果のデータ形式がHDF5に変更されました。

• グラフィカルユーザーインターフェース（GUI）の変更
• スイープパラメータが2つ以上のスイープのプロットを表示することができるようになりました。
  スライダーを操作して多次元でスイープしたシミュレーション結果を閲覧することができます。

• ユーザー定義の軸オフセットを追加するプロット・オプションができました。
• Windowsのタスクバーにシミュレーションの進行状況が表示されるようになりました。

• Setfos 5.3がmacOS 10.9以降で動作するようになりました。

Drift-Diffusion

Setfos 5.3では、以下の機能が追加されました。

• 安定性と収束効率を向上させた新しい自動ソルバーモードがあり、定常状態のための完全連成ニュートンソルバーもあります。
  また、収束の自動検出も可能です。

• 高速計算、アダプティブ・タイムステッピング、柔軟なデータエクスポートを特徴とする、使いやすい過渡応答ソルバが新たに開発されました。

• 過渡信号用の新しいエディターが追加されました。

• 再結合モデル（オージェ、バイモレキュラー、簡略化SRH）が追加されました。
• 極性のある層のシミュレーションが可能になりました。

• IMVS（強度変調光電圧分光法）と追加の電気回路素子（直列抵抗など）がある場合のIMPS（強度変調光電流分光法）が可能になりました。
  なお、AC、IMPS、IMVSシミュレーションの振幅をユーザーが定義できます。

また、以下の機能も追加されました。

• 過渡現象における個々の再結合の項の明示的な出力
• 励起子を含む小さな信号の解析
• 複数のEGDM/ECDM層を持つ積層体の小さな信号解析
• 過渡AC：過渡シミュレーション時の小さな信号解析
• 第2世代モデル（EGDM、ECDM）のバンドダイアグラム出力
• 第1世代と第2世代の移動度モデルの組み合わせ
• EGDM、ECDMとの組み合わせで電気的インターフェースモデルのサポート
• 異なる電気インターフェースモデルの組み合わせに対応
• SRHとトラップ-トラップ再結合の同時計算

Absorption

• 雲モデル（雲量率）により、時間や位置に依存した太陽スペクトルの計算を拡張します。
  （ある期間で積算した電力量を算出する際に使用します。）

リリース時期：2021年8月

全体

Setfos 5.2 では以下の機能が追加されました。

• パラメーターの並列スイープ機能

• シミュレーションのコピー＆ペースト機能
  Setfosのワークスペース上で、シミュレーションファイル・結果をコピー＆ペーストできるようになりました。

• 積み上げ面グラフの順番変更と色変更の機能

Emission

Setfos5.2では屈折率(nk)の分散から材料固有のスペクトルを見積もる機能が追加されました。

Drift-diffusion

Setfos 5.2 では以下の計算が可能になりました。

• 励起子の3D Master-Equation モデルの使用

• 界面でのSRH再結合

• 励起子クエンチ計算の機能拡張

• 励起子を分類した新しいグラフの追加

• 電荷輸送とmode analysisを組み合わせた計算(Emissionモジュールが必要)

Absorption

Setfos 5.2 では以下の計算が可能になりました。

• 位置・時間を反映した太陽光スペクトルを使用したシミュレーション

• ある期間に受光した光から得られる全エネルギー量の計算

リリース時期：2020年8月

全体

• スイープ/最適化設定を無効にして保存したときでも、スイープなどのパラメータ設定が残るようになりました。
• Absorptionモジュール・Drift Diffusionモジュール・Emissionモジュールの組み合わせが可能になりました。
  （過渡PLのシミュレーションを想定）
• 最適化ツールが改訂されました。
  • Option の選択で、Global options と Local options にカテゴリが分かれました。
    最適化において、Global Optimization と Local Optimization の組み合わせも可能になりました。
  • 最適化の target が、結果として出力されるファイルの特定の列もしくは結果画面の特定のパラメーターから選べるようになりました。
  
  

Drift-diffusion

• 可動イオンに対するインピーダンス分光のシミュレーションが可能になりました。
• ディリクレ境界条件（ポテンシャル、密度、仕事関数）を適用する点を実際の界面位置に移動し、より適した方法になりました。
• Exciton タブにおけるGeneration Efficiencyが、Langevin、SRH、trap-trap、total から選択できるようになりました。
• エネルギーレベルのプレビュー画面において、トラップレベルも表示されるようになりました。
  
  

Advanced-Optics

• 散乱界面設定において、Linear grating array（断面が台形のパターンの繰り返し構造）がライブラリに追加されました。

Absorption

• 吸収プロファイルと生成プロファイルの取り扱いが改良されました。
  Absorptionモジュールのみの時は励起子のGeneration profile の計算に IQEが使われ、Drift-diffusionモジュールと組み合わせた時は、励起子の Optical generation の計算にOptical generation efficiency の値が使われます。

リリース時期：2019年7月

GUI

• シミュレーションを管理するワークスペースが追加されました。
  • ワークスペースの中でシミュレーションの整理が可能です。
  • フォルダの作成・シミュレーションファイルをドラッグ＆ドロップでフォルダへ移動することが可能です。
  • ドロップダウンメニューで別のワーキングディレクトリに移動することが可能です。
• 複数のシミュレーション結果を比較することが可能になりました。
  • ワークスペース内でCtrlキーを押しながらクリックして複数のシミュレーションを選択し、結果を比較することが可能です。
• デバイス構造・エネルギーダイヤグラムと光学・電気特性がリンクされました。
  • デバイス構造の図にある層の名前をクリックすると、光学特性にジャンプします。
    （Layer Structureタブが開いているとき）
  • エネルギーダイヤグラムにある層の名前をクリックすると、電気特性にジャンプします。
    （Layer Structureタブが開いているとき）

新機能の追加

• 薄膜PLのシミュレーションを想定した、absorptionモジュールとemissionモジュールの組み合わせが可能になりました。
  （absorptionモジュールとemissionモジュールが必要）
• 熱刺激電流(TSC)に必要な温度スイープのシミュレーションが可能になりました。
  （absorptionモジュールとdrift-diffusionモジュールが必要）
• デバイス構造の最適化において、新しいアルゴリズムを採用しました。
• absorptionモジュールにおいても、量子ドット粒子のシミュレーションが可能になりました。
  （absorptionモジュールとadvanced-opticsモジュールが必要）
• ペロブスカイト太陽電池やLEDなどのイオンデバイスに新しい可能性を提供します。
  例えば、ペロブスカイト太陽電池での電圧上昇時と降下時のヒステリシスに関して、ス イープ速度を変えたシミュレーションが可能です。
  （ペロブスカイト太陽電池のシミュレーションはabsorptionモジュールとdrift-diffusionモジュールが必要）