Recientemente, Hefei Instituto de Instituto de Física del Estado Sólido de la sustancia material Instituto de Ciencias de la Computación Investigador, Grupo de Investigación ha logrado nuevos avances en el estudio de los materiales de las celdas solares de película delgada a través de la simulación de faisán, teóricamente proyectó fuera de Cu 2ZnSnS 4 (CZTS) impedir la eficiencia del tipo de batería y defectos intrínsecos en el método propuesto la regulación. Resultados relevantes publicados en línea en Materiales de Energía Solar y Células Solares 180, 118-122 (2018) de la revista.
Todos los elementos de la Tierra CZTS abundante y no es tóxico, es reconocido como una solución rentable y material candidato de la batería con el medio ambiente. Sin embargo, las células solares de alta eficiencia basados en CZTS aproximadamente 12,7%, muy por debajo de su clase compuesto de Cu (in, Ga) Se2 eficiencia más alta (20,3%), una de las razones importantes es que hay muchas de carga localizada subportadoras ha obstaculizado el CZTS de transporte clasificado la tecnología actual no es experimentos atómicos a escala a partir defectuoso El tipo, y teóricamente, puede determinar con precisión el tipo de defecto localizado de carga principal mediante el estudio de la energía de formación del defecto y el nivel de energía de transferencia de carga.
Basado en el grupo de investigación ha Hybrid faisán Functional Theory CuSn y CuZn se encuentran en la carga principal CZTS los defectos localizados y su influencia en diferentes portadoras. CuSn formar un nivel de impureza de profundidad en el intervalo de banda , pares electrón-hueco por el nivel de profundidad de material compuesto, por lo tanto compuesto CuSn es un centro de nivel profundo. CuZn posición relativamente bajo nivel de impurezas, fácilmente ionizado, la contribución de las portadoras, pero CuZn- después de ionización y tienden a formar una carga ZnCu + compensar cada otros aceptor - defectos de donantes, en el que el eléctricamente CuZn- y ZnCu + atraen a la introducción de cada una grandes fluctuaciones potenciales en el material, la ondulación puede ser capturado portadores, reduciendo así la concentración de portadores del material en y sujeto a lo contrario. grupo de investigación adicional, la inhibición de estos dos enfoques mandará localiza defectos: (1) un ambiente rico CuSn Sn para la inhibición del crecimiento, debido a cambios químicos CZTS fórmula gama muy grande de Sn, el medio ambiente Sn-rico mediante la creación del crecimiento, se puede suprimir CuSn; (2) El dopaje de Cd suprime CuZn, porque el Cd dopado ocupará la posición de Zn y reducirá la posibilidad de formación CuZn. Ambos esquemas han sido apoyados experimentalmente.
El trabajo anterior fue apoyado por el proyecto nacional '973' y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China. El trabajo de cálculo se completó en la sucursal Hefei del Centro de Supercomputación de la Academia de Ciencias de China.
Figura 1. La energía de la formación de diferentes defectos de carga localizada en diferentes puntos del intervalo de estabilidad del potencial químico varía con el nivel de Fermi. La energía de la formación principal es menor a 1.5eV CuZn y CuSn.
Figura 2. Intervalo de estabilidad del potencial químico de CZTS, el área encerrada por un polígono.
3. impurezas dopantes figura Cd introducidas para formar puede variar dependiendo de la relación entre el nivel de Fermi (a) (b) potencial químico. CdZn forma de energía más bajo, tiende a ocupar la posición descrita Cd y Zn impurezas, CuZn formación de inhibición.
