栾丽君 何易 王涛 Liu Zong-Wen

1) (长安大学材料科学与工程学院, 西安 710061)

2) (西北工业大学, 凝固技术国家重点实验室, 西安 710072)

3) (悉尼大学化学与生物分子工程学院, 澳大利亚显微技术与显微分析中心, 悉尼 NSW 2006)

CdS/CdMnTe异质结是具有集成分立光谱结构的叠层电池的“核芯”元件, 是驱动第三代太阳能电池发展的核心引擎, 其界面相互作用对大幅度提高太阳能电池的转换效率至关重要.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算构建CdS (002), CdMnTe (111)表面模型及Mn原子占据不同位置的CdS/CdMnTe异质结界面结构模型, 分析CdS (002), CdMnTe (111)表面及异质结界面的电子性质和光学性质.晶格结构分析表明, CdS/CdMnTe异质结的晶格失配度约为3.5%, 弛豫后原子位置与键长均在界面处发生一定程度的变化.态密度分析发现异质结界面的费米能级附近不存在界面态, 并且界面处的Cd, S, Te原子之间的轨道杂化可增强界面的结合能力.差分电荷密度分析显示, 界面处发生了电荷的重新分配, 电子由CdMnTe转移到CdS侧.光学分析显示, CdS/CdMnTe异质结主要吸收紫外光, 吸收系数可达105 cm-1, 但不同Mn原子位置的异质结光学性质也稍有差别.在200-250 nm范围, Mn原子位于中间层的异质结的吸收系数更大, 但在250-900 nm范围内, Mn原子位于界面层的异质结吸收峰更高.本文合理构建了CdS/CdMnTe异质结模型,计算分析了其界面光电性能, 可为提高叠层电池的光电转换效率提供一定的理论参考, 为实现多带隙异质结的实验研究提供一定的理论依据.

1 引 言

随着科学技术的进步和化石燃……