Cu$_2$ZnSnS$_4$ 的第一性原理热力学模型
材料科学
2014-04-02 v1
摘要
基于半导体 CuZnSnS (CZTS) 的薄膜太阳能电池是太瓦级可再生能源发电的有希望的候选者。虽然 CZTS 由地球储量丰富且无毒的元素组成，并排列成黄铜矿晶体结构，但在大面积上生产高质量化学计量比材料仍面临合成挑战。我们基于使用密度泛函理论计算的能量和振动数据，计算了 CZTS 及其元素和二元组分的热力学势。这些化学势被结合用来构建 CZTS 在任意温度和压力下稳定性的热力学模型，从而提供对材料化学的见解。研究表明，在适度的硫分压和低于 1100K 的温度下，CZTS 相对于其组成元素及其主要二元相在热力学上是稳定的。在硫分压低于 1 Pa 的近真空条件下，分解为包括固态 SnS 在内的二元相变得有利，且其稳定性窗口具有强烈的温度依赖性。
引用
@article{arxiv.1403.7963,
title = {Ab initio thermodynamic model of Cu$_2$ZnSnS$_4$},
author = {Adam J. Jackson and Aron Walsh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1403.7963},
year = {2014}
}
备注
Thermodynamic model programs and supporting data are available at https://github.com/WMD-Bath/CZTS-model