通过 SnO 能带结构工程实现氧化物光伏的路径
材料科学
2016-04-04 v2
摘要
将当前光伏技术扩展至太瓦级的前景尚不明朗。若能开发出具有合适电子和光学性质的氧化物材料，全氧化物光伏有望开启快速可扩展的制造途径。氧化亚锡 (SnO) 是一种潜在的候选材料，其在氧化物中具有卓越的掺杂和输运特性，但因其强间接带隙而受限于低吸收系数。在此，我们通过与二价阳离子 (Mg, Ca, Sr, Zn) 进行同价但异结构合金化，对 SnO 进行能带结构工程以解决这一缺陷。利用第一性原理计算，我们表明在此类 SnO 基合金中可实现接近直接带隙半导体的合适带隙和光学性质。由于 SnO 具有缺陷容忍的电子结构，其合金保留了色散能带结构特征和相对较小的有效质量。初始通过溅射沉积的 Sn1-xZnxO 薄膜展现出与理论预测一致的晶体结构和光学性质，证实了该合金化方法的可行性。因此，本工作的意义不仅在于太瓦级光伏，也适用于其他需要具有高质量电子性质的缺陷容忍半导体的大规模能源技术。
引用
@article{arxiv.1504.01168,
title = {Pathway to oxide photovoltaics via band-structure engineering of SnO},
author = {Haowei Peng and Andre Bikowski and Andriy Zakutayev and Stephan Lany},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.01168},
year = {2016}
}