【摘 要】
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硒化锑（Antimony Selenide,Sb2Se3）是一种廉价、无毒、稳定的半导体,且具有合适的带隙（1-1.3 e V）、高的吸收系数和合适的载流子迁移率（10 cm~2/V·s）等良好的性质,可以作为吸收层应用在太阳能电池中。缺陷以及掺杂在改善薄膜太阳能电池性能方面扮演着非常重要的角色,也是半导体工艺合成过程中不可避免的存在。尽管在实验上能通过缺陷能级光谱仪探测到缺陷的存在和能级深度,但
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硒化锑（Antimony Selenide,Sb2Se3）是一种廉价、无毒、稳定的半导体,且具有合适的带隙（1-1.3 e V）、高的吸收系数和合适的载流子迁移率（10 cm~2/V·s）等良好的性质,可以作为吸收层应用在太阳能电池中。缺陷以及掺杂在改善薄膜太阳能电池性能方面扮演着非常重要的角色,也是半导体工艺合成过程中不可避免的存在。尽管在实验上能通过缺陷能级光谱仪探测到缺陷的存在和能级深度,但并不能说明形成缺陷的元素与跃迁能级大小。本文从微观的角度采用第一性原理研究硒化锑无缺陷和有缺陷的电子结构和光学性质,清楚地认识基本性质有助于通过外来掺杂调节性能。本文开展的研究工作及获得的结果如下:1、计算了硒化锑晶体的晶体结构、电子结构、光学性质,其中态密度考虑了晶胞中两种元素所有不等价的位置,费米面附近的价带和导体主要由Sb-5p和Se-4p轨道电子填充。硒化锑为间接带隙半导体,其带隙值Egi=0.953 e V。介电函数虚部[010],[001],[poly]在光子能量大约为2.4 e V位置附近出现大小不同的峰值,该峰值来源于价带上的Sb-5p轨道电子跃迁到导带上的Se-4p轨道。吸收系数峰值大于10~5cm-1。2、采用杂化密度泛函理论计算了硒化锑的能带结构,间接带隙值为1.251 e V。在富锑条件下,反位缺陷Sb Se和Se Sb的形成能较空位VSb、VSe更低,说明反位缺陷更容易形成。VSb在富硒和富锑两种生长条件下都表现为浅能级的受主缺陷,是半导体成p型的主要来源。介电函数虚部[010]峰值最大,[001]峰值次之,[100]峰值最小。3、将Te原子以不同的浓度掺入Sb2Se3中,浓度依次为5%、10%和15%。所有的体系优化均采用了带有阻力因子的色散矫正。在可见光范围内,Te-Sb2Se3的吸收系数高达1.54×10~5cm-1,能够满足薄膜应用到太阳能电池中的要求。
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