太阳能电池半导体材料CuInS_2和CuI掺杂性质的第一性原理研究
太阳能电池半导体材料CuInS_2和CuI掺杂性质的第一性原理研究【摘要】:CuInS2(CIS)薄膜太阳能电池以其成本低、理论转化效率高、结构稳定等特点,逐渐成为太阳能电池研究领
【学位授予单位】:钢铁研究总院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM914.4;TN304
【目录】:
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-10
- 第一章 文献综述10-24
- 1.1 太阳能电池分类及特点10-12
- 1.1.1 单晶硅太阳能电池10-11
- 1.1.2 多晶硅太阳能电池11
- 1.1.3 非晶硅薄膜太阳能电池11-12
- 1.1.4 Ⅱ-Ⅵ族化合物太阳能电池12
- 1.2 ⅠB-ⅢA-ⅥA族化合物太阳能电池12-14
- 1.2.1 CIGSe薄膜太阳能电池12-13
- 1.2.2 CIS薄膜太阳能电池13-14
- 1.3 太阳能电池工作原理14-17
- 1.3.1 半导体的能带结构14-15
- 1.3.2 半导体材料的掺杂15
- 1.3.3 PN结的形成与光电转换机制15-17
- 1.4 CIS太阳能电池基本结构17-18
- 1.5 CIS薄膜太阳能电池制备技术18-19
- 1.6 用第一性原理方法计算CIS和CuI的研究现状19-21
- 1.6.1 用第一性原理方法计算CIS的研究现状19-20
- 1.6.2 用第一性原理方法计算CuI的研究现状20-21
- 1.7 本论文的目的意义及组织结构21-24
- 1.7.1 本论文的研究目的与意义21-22
- 1.7.2 本论文的组织结构22-24
- 第二章 理论方法24-42
- 2.1 密度泛函理论24-27
- 2.1.1 多粒子薛定谔方程及绝热近似24-25
- 2.1.2 Hohenberg-Kohn定理25
- 2.1.3 Kohn-Sham方程25-27
- 2.1.4 交换关联近似27
- 2.2 超越密度泛函理论27-31
- 2.2.1 L(S)DA+U27-29
- 2.2.2 杂化密度泛函29-31
- 2.2.2.1 PBE0泛函29-30
- 2.2.2.2 HSE03/06泛函30-31
- 2.3 第一性原理平面波方法31-33
- 2.3.1 基于平面波基的Kohn-Sham方程31-32
- 2.3.2 k空间积分32
- 2.3.3 赝势方法32-33
- 2.4 VASP计算软件33-35
- 2.4.1 VASP的简单介绍33-34
- 2.4.2 VASP程序总体结构34
- 2.4.3 VASP重要输入文件34-35
- 2.5 第一原理计算半导体材料中点缺陷性质的方法35-42
- 2.5.1 缺陷形成能35-40
- 2.5.2 跃迁能级40-42
- 第三章 太阳能电池半导体材料CuInS_2完整晶体及点缺陷性质42-76
- 3.1 计算方法与模型42-45
- 3.2 CIS完整晶体的结构性质45-50
- 3.2.1 CIS基本物理参数与GGA+U中U的关系45-48
- 3.2.2 PBE、GGA+U和HSE06方法对CIS基本物理参数的计算48-50
- 3.3 CIS完整晶体的电子性质50-62
- 3.3.1 GGA+U中不同U值计算CIS能带结构及态密度50-57
- 3.3.2 PBE、GGA+U和HSE06方法计算CIS能带结构及态密度57-62
- 3.4 CIS晶体中的点缺陷性质62-74
- 3.4.1 PBE-GGA方法计算CIS中点缺陷形成能和跃迁能级62-66
- 3.4.2 GGA+U方法计算CIS中点缺陷跃迁能级66-69
- 3.4.2.1 V_(Cu)跃迁能级ε(0/1-)与GGA+U中U的关系66-67
- 3.4.2.2 GGA+U方法计算CIS中各种点缺陷跃迁能级67-69
- 3.4.3 HSE06-GGA方法计算CIS中点缺陷形成能和跃迁能级69-74
- 3.5 本章小结74-76
- 第四章 太阳能电池半导体材料CuI完整晶体及点缺陷性质76-96
- 4.1 计算方法与模型76-79
- 4.2 CuI完整晶体的结构性质79-80
- 4.3 CuI完整晶体的电子性质80-87
- 4.4 CuI晶体中的点缺陷性质87-95
- 4.4.1 PBE-GGA方法计算CuI中点缺陷形成能和跃迁能级88-90
- 4.4.2 GGA+U方法计算CuI中点缺陷跃迁能级90-91
- 4.4.3 HSE06-GGA方法计算CuI中点缺陷形成能和跃迁能级91-95
- 4.5 本章小结95-96
- 第五章 结论96-98
- 参考文献98-106
- 发表论文和参加科研情况说明106-108
- 致谢108
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