CIGS薄膜太陽能電池Mo-MoSe2界面性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、CIGS薄膜太陽能電池是當(dāng)今熱門的半導(dǎo)體光伏器件,它以其高的轉(zhuǎn)化效率、低成本、耐輻射性和長期穩(wěn)定性特點而迅速發(fā)展并且成為研究熱點。一般結(jié)構(gòu)為前電極|ZnO窗口層|CdS緩沖層|CIGS吸光層|Mo背電極|玻璃。Mo由于低的電阻率、較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等特點，是被廣泛使用的背電極材料。Mo背電極與 CIGS吸收層相接觸，它們之間可以形成良好的歐姆接觸。這是由于在CIGS層沉積制備過程中，CIGS層中的 Se原子會向 Mo層發(fā)生擴散，

2、這將導(dǎo)致 Mo的最外層被硒化成MoSe2，從而在Mo層與CIGS層之間會形成一個均勻的中間層MoSe2。鑒于目前國內(nèi)外相關(guān)方面的研究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢，本文采用基于密度泛函理論的第一性原理方法，在原子層次上對Mo背電極和MoSe2中間層之間界面的原子結(jié)構(gòu)、結(jié)合能和電學(xué)性質(zhì)進行了理論研究。研究發(fā)現(xiàn)，Mo的(110)晶面與MoSe2的(100)晶面可以進行良好的晶格匹配，其晶格失配度低于4.2％。結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，界面發(fā)生了一些弛豫，界面上的原子位置

3、和鍵長也發(fā)生了稍微的變化。計算得到的界面結(jié)合能大約-1.2J/m2，這表明 Mo(110)和MoSe2(100)所形成的界面是很穩(wěn)定的。通過分析計算出的態(tài)密度（DOS），可以發(fā)現(xiàn)在費米能級附近，界面上的MoSe2層出現(xiàn)了一些界面態(tài)，這些界面態(tài)主要是由Mo的4 d軌道所引起，Se原子幾乎沒有貢獻。在界面附近，在-6.5到-5.0eV處，Mo的5s和Se的4p軌道出現(xiàn)了雜化。在大約-5.0到-1.0eV處，Mo的4d和Se的4 p軌道出現(xiàn)了