铜铟镓硒薄膜太阳能电池缓冲层材料的热力学稳定性研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zongduzhicai
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能源问题已经成为当今社会各个国家在经济协调可持续发展中需要解决的首要问题。作为绿色能源之一的太阳能也有着不可替代的优势和不可估量的发展前景,所以太阳能资源的发展对我们尤为重要。铜铟镓硒(CIGS)由于其优异的光学性能和电学性能已经成为重要的太阳能电池材料,并且已经吸引了相当大的关注度。  CIGS成为最有发展和应用前景的太阳能电池之一,具有复杂的多层层状结构,其中缓冲层材料 CdS,含有重金属元素 Cd,Cd的不正当使用,处理不当就会酿成灾难性的后果,不仅仅对环境造成污染同时也极大的危害人的身体健康,所以CIGS太阳能电池无镉缓冲层的研究变的越来越重要,很多科研工作者就缓冲层材料做了大量研究,包括使用其他元素替换Cd,减少Cd的使用,还有的研究是直接省去 CdS,用其他的材料代替,比如:ZnO,ZnSe,ZnS,(Zn,Mg)O,In(OH)3,In2S3,等等。  本文采用第一性原理从理论上研究ZnS和ZnSe这两者的晶格结构,电学性质以及光学性质,与其他人的计算结果相符。从某种意义上说我们的晶格结构与参数设置是正确的。运用了基于密度泛函理论的蒙特卡洛模拟联合集团展开理论对 ZnSe1-xSx掺杂体系进行了相图计算,合金的形成能被用来拟合集团展开哈密尔顿量。所有计算的形成能是正的,显示了ZnSe1-x Sx合金体系是一个融混间隙体系且有相分离倾向,用通常的集团展开方法计算显示ZnSe1-x Sx合金是一个融混间隙体系而且结果显示汇融温度 Tc=327K,晶格热振动使得 Tc降低到281K,大约为15%,用蒙特卡洛方法研究了S原子和Se原子在 ZnSe0.5S0.5合金体系中的分布情况,发现,在考虑晶格热振动之后体系在较低温度就变得更均质化,这与我们计算的ZnSe1-xSx合金体系相图是一致的。通过运用计算机模拟的方法得到的计算结果能够为材料制备等研究提供一定的理论依据。
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