Figura 1. A formação de defeitos relacionados com Na em CZTSe com mudanças de nível de Fermi; caminho de migração de Na (b).
Figura 2. As energias de formação de SnGa e CuGa em CuGaS2 como função do nível de Fermi As setas indicam a localização do nível de transferência de carga adiabática (a), o dielétrico de SnGa0, SnGa e SnGa + na região de energia sub-bandgap de CuGaS2 A parte imaginária da função (b).
Os componentes do CZTSe são abundantes e não tóxicos na terra. Com uma pequena quantidade de enxofre substituída pelo selênio, o intervalo da banda pode ser ajustado entre 1,0-1,5 eV, o que é um material de células solares de película fina vantajoso de baixo custo. Atualmente, a maior eficiência de CZTSe é de apenas 12,6%, o que é muito inferior a 22,6% de seu composto CIGS associado. Estudos experimentais mostram que o doping na Na pode aumentar a concentração do transportador (furo) no material CZTSe e melhorar p Tipo de condutância, aumentando assim a eficiência da bateria. Mas o efeito de doping atual em seu mecanismo ainda não está claro.
Assim, a Academia Chinesa de Ciências Instituto de Física do Estado Sólido, Hefei Institutos de Pesquisa Física Zeng faisões sobre os materiais CZTSe impurezas e defeitos na natureza do estudo conduzido pela equipe de pesquisa utilizando os primeiros princípios calculados defeitos relacionados com Na na formação de energia, carga Transferir nível de energia e caminho de migração. Os resultados mostram que, exceto para NaSn em CZTSe, outros defeitos relacionados com Na são doadores ou aceitadores superficiais, entre eles, a energia de formação NaZn é muito baixa e pode existir em grande quantidade no material, portanto, O defeito de nível profundo intrínseco que SnZn concorre para reduzir a recombinação de pares de elétron-furo e aumenta a eficiência celular. Enquanto isso, NaZn tem um nível de transferência de carga muito raso, que pode contribuir com furos no material e melhorar a condutância do tipo p do material. É fácil migrar sob a forma de átomos de Na intersticiais e NaCu no material CZTSe, o que contribui para a produção do aceitador superficial VCu. Os resultados da pesquisa relacionados são publicados em Física Química Física Química.
O composto à base de cobre CuGaS2 tem uma faixa de 2,43eV à temperatura ambiente, que é próxima da melhor faixa intermediária do material hospedeiro e é um material intermediário ideal para células solares. Nos últimos anos, a célula solar intermediária pode realizar o processo de absorção de três fótons com uma eficiência de limite teórico de 46 % E, portanto, atraiu ampla atenção por pesquisadores. Experimentos e teorias investigaram CuGaS2 com vários elementos de doping (Sn, Fe, Ti, Cr, etc.), mas os resultados não são claros. Por exemplo, para o material CuGaS2 dopado com Fe Os resultados experimentais mostram que a corrente e a tensão óptica diminuem à medida que a quantidade de doping aumenta, de modo que o grupo usa a teoria funcional da densidade híbrida otimizada para estudar o defeito no CuGaS2 dopado com Sn da perspectiva da física dos defeitos Verificou-se que o SnGa em CuGaS2 é uma armadilha bipolar e sua recombinação de radiação é igual à possibilidade de excitação, o que limita o tempo de vida dos portadores, ou seja, o tamanho fotocorrente. Além disso, o hospedeiro de SnGaGa A formação espontânea do hospedeiro, a compensação de carga dois, o nível de Fermi fixado em EV +1.4 eV neste momento, SnGa + ionizado e CuGa -, 2-defeito limita o alcance da luz disponível. Este estudo da teoria Sobre a explicação Os atuais fenômenos observados no experimento fornecem uma nova idéia para o futuro estudo e compreensão das propriedades das impurezas na zona intermediária.
A pesquisa foi apoiada e financiada pelo Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Básico (Programa 973), CSC e Hefei Supercomputing Center.
