في الآونة الأخيرة، جعلت معهد خفى من معهد الحالة الصلبة الفيزياء من معهد الجوهر المادي الحاسبات زميل أبحاث العلوم، مجموعة أبحاث تقدما جديدا في دراسة رقيقة المواد الخلايا الشمسية من خلال الدراج المحاكاة، وفحص نظريا من النحاس 2ZnSnS 4 (CZTS) تعيق كفاءة نوع البطارية والعيوب الجوهرية في الطريقة المقترحة التنظيم. النتائج ذات الصلة نشرت على الانترنت في الطاقة الشمسية طاقة ومواد خلايا شمسية 180، 118-122 (2018) مجلة.
جميع العناصر في الأرض CZTS وفيرة وغير سامة، ويتم التعرف على وصديقة للبيئة المادية مرشح بطارية فعالة من حيث التكلفة. ومع ذلك، فإن الخلايا الشمسية أعلى كفاءة على أساس CZTS عن 12.7٪، أقل بكثير من نوعها مركب النحاس (في ولاية جورجيا) SE2 أعلى كفاءة (20.3٪)، واحدة من الأسباب الهامة هو أن هناك العديد من تهمة محلية شركات فرعية أعاق CZTS النقل المجانية التكنولوجيا الحالية لا تجارب على نطاق وذرية من خلل اكتب، ويمكن أن تتكون من الناحية النظرية من خلال دراسة العيوب ونقل المسؤول يمكن تحديد دقيق لمستوى أنواع رئيسية من عيوب تهمة المترجمة.
واستنادا إلى مجموعة أبحاث ديه الدراج الهجين وظيفية توجد نظرية CuSn وCuZn في التهمة الرئيسية CZTS العيوب المحلية وتأثيرها على مختلف شركات الطيران. CuSn تشكيل مستوى النجاسة في عمق الفجوة الفرقة ، والإلكترون حفرة أزواج من مستوى عميق المركب، وبالتالي CuSn المركب مراكز مستوى عميقة. CuZn موقف منخفضة نسبيا مستوى النجاسة، المتأينة بسهولة، ومساهمة شركات الطيران، ولكن CuZn- بعد التأين، وتميل إلى تشكيل تهمة ZnCu + تعويض بعضهم البعض متقبل - عيوب المانحة، حيث وZnCu CuZn- كهربائيا و+ تجذب بعضها إدخال التقلبات المحتملة كبيرة في المواد، وتموج يمكن التقاط الناقلين، وبالتالي تقليل تركيز الناقل من المواد في ورهنا العكس. مجموعة من إجراء مزيد من البحوث، وتثبيط من هذين النهجين تهمة المترجمة العيوب: (1) بيئة CuSn القصدير الغنية لتثبيط نمو، وذلك لأن التغيرات الكيميائية CZTS صيغة مجموعة كبيرة جدا من القصدير والبيئة القصدير الغنية من خلال خلق النمو، ويمكن قمعها CuSn ؛ (2) يقوم Cd doping بتثبيط CuZn ، لأن Cd Doped سيحتل موقع Zn ويقلل من إمكانية تشكيل CuZn ، وقد تم دعم كلا البرنامجين التجريبي.
تم دعم العمل المذكور أعلاه من خلال المشروع الوطني "973" والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين ، وقد تم الانتهاء من أعمال الحساب في فرع خفى لمركز الحوسبة الفائقة التابع لأكاديمية العلوم الصينية.
الشكل 1. تختلف طاقة تشكيل العيوب المحلية المختلفة في نقاط مختلفة من فاصل الاستقرار الكيميائي المحتمل مع مستوى Fermi ، وتكون طاقة التشكيل الرئيسية أقل من 1.5eV CuZn و CuSn.
الشكل 2. فاصل الاستقرار الكيميائي المحتمل CZTS ، المنطقة المغلقة بمضلع.
3. FIG الكادميوم الشوائب إشابة عرض لتشكيل يمكن أن تختلف تبعا للعلاقة بين مستوى فيرمي (أ) (ب) كمون كيميائي. CdZn أدنى شكل الطاقة، فإنه يميل إلى احتلال مكانة وصف الكادميوم والزنك الشوائب، CuZn تحول دون تشكيل.
