Étude ab initio du dopage aux métaux de transition des matériaux photovoltaïques CuInSe2 et CuGaSe2.

Abstract

Les cellules solaires à bande intermédiaire (IBSCs) sont des cellules solaires émergentes, potentiellement très efficaces. Ces cellules utilisent des matériaux caractérisés par une bande électronique entre la bande de valence et la bande de conduction du semiconducteur classique. Par conséquent, une augmentation de l'absorption de la lumière en dessous du gap en raison de cette bande intermédiaire ajoutée. Les chalcopyrites substituées métal de transition 3d peut être un candidat potentiel pour ce but. Dans ce travail, un atome d’In du CuInSe2 et un atome de Ga du CuGaSe2 substitués par atome de métal de transition M 3d (M = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni ou Zn). Pour comprendre cet effet de substitution, nous avons étudié les énergies de formation, les structures électroniques et les propriétés optiques de CuGaSe2, CuInSe2, CuGa0.75M0.25Se2 et CuIn0.75M0.25Se2 en utilisant la théorie de la densité fonctionnelle (DFT). Nous avons utilisé l'approximation de gradient généralisée PBEsol, fiable pour les nouveaux systèmes, dans le cadre de la méthode PAW (Projected-Augmented Wave) pour examiner les propriétés structurelles, électroniques et optiques des alliages CuGa0.75M0.25Se2 et CuIn0.75M0.25Se2. Les propriétés électroniques et optiques des composés CuInSe2 et CuGaSe2 ont été calculées en utilisant une fonction hybride HSE06 plus proche de l'expérience. Nous avons présenté ici les paramètres structuraux, les densités d’états électroniques et les coefficients d'absorption pour les systèmes CuInSe2, CuGaSe2, CuGa0.75M0.25Se2 et CuIn0.75M0.25Se2.