Instituto de Pesquisa de Hefei Realiza Pesquisa Teórica sobre Materiais de Células Solares de Filmes Finos

Recentemente, Hefei Institute of Solid State Instituto de Física da substância material Instituto de Ciência da Computação Research Fellow, Research Group fez novos progressos no estudo de materiais de células solares de película fina através de faisão simulação, teoricamente exibido fora Cu2ZnSnS4 (CZTS) em dificultar a eficiência da célula intrínseca tipos de defeitos e métodos propostos regulamentação. resultados relevantes publicados on-line no Solar Materiais de Energia e células solares 180, 118-122 (2018) revistas.

Todos os elementos da Terra CZTS abundante e não-tóxico, é reconhecido como um custo-eficaz e o material candidato bateria amigável ao meio ambiente. No entanto, as células solares de maior eficiência baseados em CZTS cerca de 12,7%, bem abaixo do seu tipo composto Cu (in, Ga) Se2 a mais alta eficiência (20,3%), uma das principais razões é que existem muitas carga localizada sub-portadoras tem impedido a CZTS de transporte livres do presente tecnologia não é expericias escala atómica de defeito tipo, e pode ser, teoricamente, formado pelo estudo dos defeitos e de transferência de carga pode determinar com precisão o nível dos principais tipos de defeitos de carga localizada.

Com base no grupo de pesquisa tem faisão híbrido funcional Teoria CuSn e CuZn são encontrados no grande carga CZTS os defeitos localizados e sua influência sobre diferentes operadoras. CuSn formar um nível de impurezas no fundo do gap , pares de electrão-lacuna pelo nível profundo compósito, se assim o composto é uma CuSn centros nível profundo. CuZn posição relativamente baixo nível de impureza, facilmente ionizadas, a contribuição dos transportadores, mas CuZn- após ionização e tendem a formar uma carga + ZnCu compensando um ao outro aceitador - defeitos doadores, em que o electricamente CuZn- e ZnCu + atraem cada introdução de uma grande variação em potencial no material, a ondulação pode ser capturado transportadores, reduzindo assim a concentração de portadores do material no objecto e para o contrário. grupo por pesquisa adicional, a inibição destas duas abordagens governares localizada defeitos: (1) um ambiente rico CuSn Sn para a inibição do crescimento, porque as mudanças químicas CZTS fórmula gama muito grande de Sn, ambiente Sn-rico, criando o crescimento, pode ser suprimida CuSn; inibição (2) Cd dopado CuZn, porque dopagem vai ocupar a posição de Zn Cd, reduzindo a probabilidade de CuZn formadas duas soluções são obtidos suporte experimental.

O trabalho acima foi apoiado pelo projeto nacional "973" e pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China. O trabalho de cálculo foi concluído na Filial Hefei do Centro de Supercomputação da Academia Chinesa de Ciências.

Figura 1. A energia de formação de diferentes defeitos de carga localizada em diferentes pontos do intervalo de estabilidade do potencial químico varia com o nível de Fermi, sendo a energia de formação principal inferior a 1,5eV CuZn e CuSn.

Figura 2. Intervalo de estabilidade do potencial químico CZTS, a área delimitada por um polígono.

3. A FIG Cd impurezas contaminantes introduzidas para formar pode variar dependendo da relação entre o nível de Fermi (a), (b) potencial químico. CdZn forma de energia mais baixo, tende a ocupar a posição descrita Cd e Zn impurezas, inibindo a formação de CuZn.