Crystal structure and electronic structure of quaternary semiconductors Cu$_2$ZnTiSe$_4$ and Cu$_2$ZnTiS$_4$ for solar cell absorber
我们设计了两种新的I2-II-IV-VI 4四元半导体Cu $_2$ ZnTiSe $_4$和Cu $_2$ ZnTiS $_4$，并采用第一性原理电子结构计算方法对其晶体结构和电子结构进行了系统的研究。在所考虑的晶体结构中，确认了Cu $_2$ ZnTiSe $_4$和Cu $_2$ ZnTiS $_4$的带隙来源于完全占据的Cu 3 $d$价带和未占据的Ti 3 $d$导带，锌黄铜矿结构应该是基态。此外，我们的计算表明，Cu $_2$ ZnTiSe $_4$和Cu $_2$ ZnTiS $_4$具有与Cu $_2$ ZnTSe $_4$和Cu $_2$ ZnTS $_4$相当的带隙，但吸收系数$α(ω)$几乎大两倍。因此，该材料有望成为太阳能电池吸收剂的候选材料。
2012-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Numerical Modeling of Cu2MnSnS4/FeSi2 Dual-Absorber Solar Cell Achieving High Efficiency
Ahsanullah University of Science and Technology（阿赫桑拉大学科学与技术学院）
针对CMTS在双吸收层光伏中研究不足的问题，采用SCAPS-1D对CMTS-FeSi₂双吸收层太阳能电池建模仿真，优化后器件效率达34.9%，为高效环保薄膜光伏提供新方案。
2025-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Solar Thermal Energy Conversion with Silicon-cored Tungsten Nanowire Selective Metamaterial Absorbers
这项工作的实验研究硅芯钨纳米线选择性超材料吸收，以提高太阳能热能收集，简单地制造保形涂层薄钨层到商业硅纳米线邮票。扫描电子显微镜用于表征钨沉积前后的形貌变化，而光学光谱学用于测量从太阳光谱到红外的宽波长范围内的光谱吸收率（或发射率）。结果表明，钨纳米线吸收器表现出几乎相同的总太阳吸收率约为0.85的硅纳米线，但大大降低了总发射率下降到0.18，这可以显着抑制红外发射热损失。实验室规模的太阳热测试装置用于测量钨纳米线吸收剂从1到20个太阳的太阳热效率，实验证明了由于硅纳米线和黑色吸收剂的优异光谱选择性而提高的性能。通过详细的传热分析，发现钨纳米线吸收体在6.3个太阳下的停滞温度为273 ℃的太阳热测试中，在203 ℃的温度下达到41%的实验效率。预计在相同温度203摄氏度下达到74%的效率，实际应用的停滞温度为430摄氏度，而没有来自侧表面和底表面的寄生辐射损耗，大大优于硅纳米线和黑色吸收剂。研究结果将有助于以低成本开发新型超材料选择性吸收器，用于高效太阳能热能系统。
2020-08-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Finding a junction partner for candidate solar cell absorbers enargite and bournonite from electronic band and lattice matching
选择合适的电子和空穴提取层是开发新型光伏技术的关键。我们最近提出了矿物硫砷铜矿（\enargite）和水硼镁石（\bournonite）作为材料，是化学稳定的理想的光电性能，用作吸收层的薄膜光伏器件。对于这些化合物，自发晶格极化与内部电场-和潜在的铁电性-可以允许增强的载流子分离和新颖的电子物理效应。在这项工作中，我们计算了非极性表面终端的电离势，并提出了合适的合作伙伴形成太阳能电池异质结匹配的电子带边缘的一组候选电接触材料。然后，我们通过匹配晶格常数进一步筛选这些候选者，并确定那些可能最小化应变并实现外延的候选者。这两步筛选程序确定了一系列非常规的候选接触材料，包括SnS 2，ZnTe，WO 3和Bi 2 O3。
2018-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Broadband Solar Selective Absorber with Dallenbach-type Bilayer Structure Achieved Using Carbon Nanotube Membranes with Tailored Optical Spectra
Kyoto University（京都大学）；Tokyo University of Science（东京科学大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）
针对传统材料限制干涉型吸收器制备的问题，本研究采用光谱定制的超薄单壁碳纳米管膜作为吸收层，制备Dallenbach型双层结构太阳能吸收器，实现高选择性吸收与低辐射损失，性能优于类黑体吸收器。
2025-11-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Modification of electron states in CdTe absorber due to a buffer layer in CdS/CdTe solar cells
通过应用交流导纳谱方法，确定了缺陷态的能量分布在碲化镉纳入薄膜太阳能电池结构上的ZnO，ZnSe，和ZnS缓冲层。结合Mott-Schottky分析，结果显示了受缓冲层选择影响的缺陷态密度和未补偿受主浓度的强烈修改。在ZnSe和ZnS上形成的太阳能电池中，观察到费米能级和占主导地位的深陷阱能级的能量位置向CdTe的中间带隙移动，这表明中间带隙态可能充当复合中心并影响太阳能电池的开路电压和填充因子。对于更深的状态，观察到的增宽参数增加，指示在微观尺度上的电荷的波动。这种变化可归因于多晶CdTe中晶界应变和晶界界面态处俘获电荷的改变
2015-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Titanium diboride ceramics for solar thermal absorbers
二硼化钛（TiB 2）是属于超高温陶瓷（UHTC）家族的低密度耐火材料。本文报道了几乎完全致密的TiB 2的生产和微观结构和光学特性，特别关注其作为新型太阳能热吸收剂的潜在用途。单片散装样品的生产从元素反应物开始，通过两步方法组成的自蔓延高温合成（SHS），然后由火花等离子烧结（SPS）的所得粉末。从微观结构和拓扑学的角度对所获得的样品的表面进行了表征。测量了0.3 - 15 μ m波长的半球反射光谱，以评估这种材料作为未来聚光太阳能发电厂的太阳能吸收剂的潜力。
2018-03-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
AlCrO protected textured stainless steel surface for high temperature solar selective absorber applications
基底材料向吸收层的扩散以及金属基底或金属陶瓷纳米颗粒在高温下的氧化是太阳能选择性吸收器不可避免的问题。在这项研究中，我们考虑使用纹理不锈钢（SS）表面涂有保护性的AlCr氧化物层作为高温太阳能选择性吸收剂。采用离子刻蚀技术制备了不锈钢表面织构，并采用射频磁控溅射法制备了AlCr氧化物保护层。所制备的吸收体的吸收率和发射率分别为0.86-0.92和0.151-0.168。为了评估热稳定性，在环境气氛中在600-800 ℃下对吸收剂进行不同时间的退火。在所有退火温度下，吸收体的反射率开始出现红移。计算了反应的活化能为315 kJ/mol。吸收剂在500 ℃下的使用寿命估计为约100年，在700和800 ℃下，吸收剂分别稳定约50和1小时。退火的吸收体表面的详细检查显示表面Mn 3 O 4纳米晶体的生长，这导致观察到的反射光谱的变化，而纹理化的表面形态没有显着的变化。研究结果表明，这种保护织构表面在空气中的热稳定性比铁基金属陶瓷吸声体高得多。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
ALD Zinc Tin Oxide Buffers for Chalcopyrite Solar Cells: Electrical Barriers and Conduction Band Cliffs
University of Luxembourg（卢森堡大学）
本研究针对宽带隙硫化物黄铜矿太阳能电池的缓冲层改性需求，探究ALD制备的不同组分ZnSnO缓冲层的电学特性，明确锡含量与导带底的正相关关系及对电池性能的影响机制。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Best practices for the application of temperature- and illumination-dependent current density-voltage $J$($V$,$T$,$i$) and electron-beam induced current EBIC to novel thin film solar cells
随着光伏界加速开发新的吸收剂候选材料，以实现高性能光伏器件，遵循最佳实践并利用更深入的表征工具至关重要。我们已经确定了温度和光照依赖的电流密度-电压$J$（$V$，$T$，$i$）和电子束感应电流（EBIC）测量作为两个强大的光伏器件表征技术，以评估潜在的新型吸收候选材料。在此，我们将重点介绍应用$J$（$V$，$T$，$i$）和EBIC的实验方法和最佳实践，解决样品制备和封片中的特殊挑战。我们证明了这些的一硫化锡的例子，一个有前途的PV吸收剂候选材料，共享许多新颖的薄膜PV吸收剂的特性：机械柔软，多晶，并用于异质结薄膜PV器件。
2017-03-16 cond-mat.mtrl-sci
A metamaterial absorber for the terahertz regime: Design, fabrication and characterization
我们提出了一种超材料，作为一个强共振吸收器在太赫兹频率。我们的设计包括一个双层单元电池，它允许通过独立调谐的电容率和磁导率的吸收最大化。实验表明，在1.3太赫兹的吸收率为70%。我们在传播方向上仅利用单个晶胞，从而实现吸收系数$α$ = 2000 cm $^{-1}$。这些超材料是有前途的候选人作为吸收元件的热基太赫兹成像，由于其相对较低的体积，低密度，和窄带响应。
2008-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Loss analysis of Low Bandgap (Ag,Cu)(In,Ga)Se2 Solar Cells for Tandem Applications
University of Luxembourg（卢森堡大学）；Empa – Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科学与技术研究院）
研究分析了1.0 eV带隙（Ag,Cu）（In,Ga）Se2太阳能电池的损耗，发现电流损耗主要来自吸收层，电压损耗源于非辐射复合，填充因子损耗源于高二极管因子。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Controlling selenization equilibrium enables high-quality Cu2ZnSn(S, Se)4 absorbers for efficient solar cells
本文提出双温区硒化方案，通过固-液与固-气协同反应精确调控硒化平衡，减少中间相并优化有机物去除，最终实现13.6%效率的CZTSSe太阳能电池及12.0%的大面积效率。
2023-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Highly-Efficient Selective Metamaterial Absorber for High-Temperature Solar Thermal Energy Harvesting
在这项工作中，超材料选择性太阳能吸收器的纳米结构的钛光栅沉积在一个MgF 2间隔和钨地膜提出和实验证明。所制造的太阳能吸收器的特征在于在UV、可见光和近红外（IR）区域中的正常吸收率高于90%，而中红外发射率为约20%。太阳光谱中的高宽带吸收是通过表面等离子体激元和磁极化子共振的激发实现的，而低中红外发射率是由于金属成分的高反射性质。进一步的定向和偏振反射率测量表明，宽角度和偏振不敏感的太阳光谱内的高吸收。温度依赖性光谱表征表明，在高达350°C的高温下，光学性质几乎没有变化。使用制造的超材料太阳能吸收器的太阳能-热转换效率预计在100°C下为78%，没有光学聚集，或者在400°C下为80%，25个太阳，并且可以在超材料设计期间通过更好的制造工艺和几何优化进一步提高。强光谱选择性、良好的类漫射行为和优异的热稳定性使得超材料选择性吸收器有希望在中高温下显著增强各种系统中的太阳热能收集。
2014-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Sb2S3 and GaAs Absorber Layer-based Quantum Dot Solar Cells with Cadmium Telluride-based HTL: A Comparative Study
本文利用 SCAPS-1D 比较 Sb2S3 与 GaAs 量子点吸收层太阳能电池，通过优化温度、功函数及电阻等参数，证明 GaAs 结构效率达 26.95%，优于 Sb2S3 的 15.94%。
2025-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chalcogen Vacancies Rule Charge Recombination in Pnictogen Chalcohalide Solar-Cell Absorbers
本研究通过第一性原理计算揭示BiSeI中硒空位是高浓度非辐射复合中心，限制效率至24%，提出阳离子贫乏合成和阴离子替代缓解策略，并预测BiSBr更优。
2025-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Band-Like Transport and Cation Off-Centring in Ag/Bi-Based Solar Absorbers
Inorganic Chemistry Laboratory, University of Oxford（牛津大学无机化学实验室）；Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics and Department of Electrical Engineering, National Taiwan University（台湾大学光电子学研究所及电气工程系）；Department of Materials, University of Oxford（牛津大学材料系）；Department of Chemistry, University of Manchester（曼彻斯特大学化学系）；Centre for Nano Science and Engineering, Indian Institute of Science（印度科学学院纳米科学与工程中心）；Department of Physics, University of Warwick（华威大学物理系）；Warwick Centre for Ultrafast Spectroscopy, University of Warwick（华威大学超快光谱学中心）；Catalonia Institute for Energy Research (IREC)（加泰罗尼亚能源研究所）；Facultat de Fisica, Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学物理学院）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）；ISIS Neutron and Muon Source, Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory（科学和技术设施委员会卢瑟福阿普尔顿实验室ISIS中子和缪子源）；Institut Laue-Langevin（朗之万研究所）；School of Chemistry, University of Birmingham（伯明翰大学化学学院）；Departament d'Enginyeria Electrònica i Biomèdica, IN2UB, Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学电子与生物医学工程系）；Institute for Solar Fuels, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH（柏林亥姆霍兹材料与能源研究所太阳能燃料研究所）；Yusuf Hamied Department of Chemistry, University of Cambridge（剑桥大学优素福·哈米德化学系）
Ag/Bi基太阳能吸收体通过紧密堆积实现带状输运，其阳离子偏心与无序影响载流子扩散，研究为优化光伏效率提供新方向。
2026-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Cu-In Halide Perovskite solar absorbers
长期的化学不稳定性和有毒铅的存在，否则恒星太阳能吸收剂APbX $_{3}$阻碍了他们的大规模商业化。先前探索的获得无铅卤化物钙钛矿的方法涉及用ns $^2$电子构型的其它类似M $^{2+}$阳离子替代Pb $^{2+}$，Sn $^{2+}$或Bi $^{3+}$（加上Ag $^+$），但不幸的是，这显示出差的稳定性（M = Sn）或弱吸收的过大的间接带隙（M = Bi），从而引发了可能禁忌稳定性和良好的光电性能的担忧。本文中，我们利用经典Cu[In，Ga]Se $_{2}$（CIGS）黄铜矿太阳能吸收剂的电子结构基础，通过将2 Pb转变为[B $^{IB}$ + C $^{III}$ ]对来设计无铅卤化物钙钛矿。所得到的具有式A $_2$ BCX $_6$（A = K，Rb，Cs; B = Cu，Ag; C = Ga，In; X = Cl，Br，I）的双钙钛矿组受益于卤化物钙钛矿的离子但窄隙特性，并且同时借用从CIGS已知的强且快速上升的Cu（d）/Se（p）$\rightarrow$ Ga/In（s/p）价-导带吸收光谱的优点。这构成了一组新的CuIn基卤化物过氧化物（CIHP）。我们的第一性原理的计算指导下，这样的设计原则表明，CIHPs类具有明确的热力学稳定性的成员，表现出相当强的直接带隙光学跃迁，并表现出宽范围的可调间隙值（从零到约2.5 eV）和轻电子和重轻空穴的有…
2017-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of heterojunction photovoltaic cells based on ZnO nanowires array and earth-abundant cuprous oxide absorbers
作为一种潜在的解决方案，低成本的高效太阳能电池，径向结组成的ZnO纳米线阵列嵌入在Cu 2 O薄膜已被理论建模。已经进行了计算以探索这种基于线的太阳能电池的性能的几何依赖性。通过适当地设置材料特性和电池尺寸，在少子扩散长度为2 μm的材料中，可以获得19.7%的合理的功率转换效率。还研究了体、界面和接触相关状态对太阳能电池性能的不利影响，从中提取了一系列材料的效率在~22%和~12%之间，从最佳到严重劣质。研究结果表明，合理的器件设计在实现高效的Cu 2 O/ZnO线径向结太阳能电池中起着至关重要的作用。
2011-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Numerical Simulation of Cs2AgBiBr6-based Perovskite Solar Cell with ZnO Nanorod and P3HT as the Charge Transport Layers
我们对无毒、无铅的钙钛矿太阳能电池（PSC）进行了模拟研究，其中Cs2 AgBiBr 6、P3 HT、ZnO纳米棒和C分别用作吸收层、空穴传输层、电子输运层和背接触。当吸收层厚度为600 nm时，器件的最大功率转换效率为4.48%.当P3 HT和ZnO纳米棒的电子亲合势分别设定为3.3 eV和4.6 eV时，PSC最佳地操作。此外，在选择合适的掺杂剂和掺杂水平时，应权衡P3 HT的空穴迁移率和受主浓度。此外，最佳的背接触功函数和吸收体缺陷密度分别为5.2 eV和1 E15 cm-3。我们还观察到辐射复合率和不同的电荷传输层对器件性能的影响。总的来说，这项研究的模拟结果将提供有见地的指导制造一个环境友好的PSC。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Factors Enabling Delocalized Charge-Carriers in Pnictogen-Based Solar Absorbers: In-depth Investigation into CuSbSe2
本文研究了层状CuSbSe2，发现其具有离域载流子，并揭示了低形变势和低离子介电贡献导致弱声子耦合是实现载流子离域的关键因素，为识别避免载流子局域化的磷属基半导体提供了重要见解。
2024-01-04 cond-mat.mtrl-sci
In-depth analysis of CIGS film for solar cells, structural and optical characterization
对梯度蚀刻的CuInGaSe2（CIGS）太阳能电池进行的空间分辨X射线衍射测量提供了关于吸收层中的应力和纹理深度分布的信息。CIGS层生长动力学的一个重要参数，在钼背接触的吸收层厚度依赖的应力进行了分析。晶粒的纹理化和多晶吸收层的质量与有意的组成梯度（带隙分级）相关。带隙梯度由空间分辨光致发光测量确定，并与组分和应变分布相关。
2010-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantitative determination of optical and recombination losses in thin-film photovoltaic devices based on external quantum efficiency analysis
在开发具有高效率的光伏器件时，载流子损耗的定量测定是至关重要的。然而，在传统的太阳能电池表征技术中，不能容易地评估源自光吸收器内的寄生光吸收和载流子复合的光电流减少。在这里，我们开发了一个通用的分析方案，在亚微米织构太阳能电池的光学和复合损耗进行了系统的评估，从外部量子效率（EQE）光谱。在该方法中，首先通过在吸收光谱计算中引入抗反射条件来推导太阳能电池中的光吸收，然后通过考虑从吸收层界面开始的载流子收集长度来模拟从光吸收层中的载流子提取。我们的分析方法适用于各种各样的光伏器件，包括锌黄锡矿太阳能电池[Cu2ZnSnSe4，Cu2ZnSnS4和Cu2ZnSn（S，Se）4]，锌碲镉太阳能电池，和混合钙钛矿（CH3NH3PbI3）太阳能电池，并提供了良好的拟合许多EQE光谱之前报道。基于我们的EQE分析结果，我们讨论了寄生吸收和载流子复合在不同类型的太阳能电池的影响。
2016-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Leaky Mode Engineering: A General Design Principle for Dielectric Optical Antenna Solar Absorbers
我们提出了一个一般原则，合理设计的介质光学天线与最佳的太阳能吸收增强：漏模工程。这建立在我们以前的研究基础上，该研究证明了具有给定体积的材料的太阳能吸收仅取决于材料的密度和泄漏模式的辐射损失。在这里，我们系统地研究了漏模的模态特性（密度和辐射损耗）之间的相关性，物理特性，以及介质天线结构的太阳吸收。我们的分析清楚地指出了设计具有最佳太阳能吸收增强的介电光学天线的一般准则：a）使用0 D结构; b）形状并不重要; c）使用非吸收材料的异质结构是一种有前途的策略; d）设计大规模纳米结构阵列可以使用单个纳米结构的太阳能吸收作为合理的参考。
2013-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
First-principles study of the optoelectronic properties and photovoltaic absorber layer efficiency of Cu-based chalcogenides
铜基硫族化合物是薄膜太阳能电池的有前途的材料，测量的电池效率超过20%。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了一组铜基硫族化合物Cu $_2$ -II-IV-VI $_4$的光电性质.然后筛选它们，目的是确定用于光伏应用的潜在吸收剂材料。由Yu和Zunger引入的光谱极限最大效率（SLME）被用作筛选的度量。在构建电流-电压曲线之后，从最大功率输出计算最大光谱相关功率转换效率。的性质的带隙的作用，直接或间接的，也研究材料的吸收率上的最大理论功率转换效率进行了研究。我们的结果表明，Cu $_2$ -II-GeSe $_4$与II=Cd和Hg，和Cu $_2$ -II-SnS $_4$与II=Cd和Zn相比，目前用作吸收层的材料具有更高的理论效率。
2016-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Relaxation Between Bright Optical Wannier Excitons in Perovskite Solar Absorber CH$_3$NH$_3$PbI$_3$
我们用密度泛函和多体计算研究了混合卤化物钙钛矿CH $_{3}$ NH $_{3}$ PbI $_2$ Cl和三碘化物钙钛矿CH $_{3}$ NH $_{3}$ PbI $_3$的光吸收态，以解释这些材料所需的光伏特性。该光伏材料中产生的短寿命电子-空穴束缚态具有卤化物诱导电子转移的特征，具有Wannier型激子。Bethe-Salpeter（GW+BSE）计算的吸收截面揭示了电子-空穴相互作用的强屏蔽。激子的原子特征在可见光谱内保持配体-金属特征，在晶胞外具有不同程度的局部化。发现最低激子中的平均电子-空穴间距约为5 $A^{\circ}$，略大于Pb-I键长。最后，我们确定的作用，甲基铵的偶极子在超快弛豫准备的皮秒电子动力学的三碘化物，PbI $_3$的原子模型。我们的模型使我们能够识别耦合强烈的电子激发的声子模式，并解释了皮秒时间尺度的带内弛豫动力学在最近的瞬态吸收实验。我们在很大程度上证实了三带模型的动力学，但也确定了其他可能的弛豫通道的三碘化物。
2014-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Semitransparent perovskite solar cells with an evaporated ultra-thin perovskite absorber
本文采用共蒸发工艺制备10 nm超薄CsPbI3钙钛矿薄膜，实现VOC 1.08 V、FF 80%、效率3.6%且AVT>50%的半透明电池，为超薄钙钛矿器件首次报道。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Composition variations in Cu(In,Ga)(S,Se)2 solar cells: not a gradient, but an interlaced network of two phases
University of Luxembourg（卢森堡大学）；AVANCIS GmbH（AVANCIS有限公司）；Catalonia Institute for Energy Research (IREC)（加泰罗尼亚能源研究所）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究发现铜（铟、镓）（硫、硒）2型太阳能电池的背部分存在两种相交错的结构，而非连续梯度，通过光致发光测量揭示了非辐射复合源并提出改进方法。
2023-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Numerical Simulation of Lead-Free Absorbers in 2D Dion-Jacobson Phase Perovskite Solar Cells Using SCAPS-1D: Towards 41% Efficiency
本研究通过SCAPS-1D模拟评估七种无铅吸收层材料在2D Dion-Jacobson相钙钛矿太阳能电池中的性能，优化后Sb2Se3和CZTSSe效率达41%左右，MZO可替代FTO，为无铅光伏技术提供材料选择框架。
2025-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Low-Temperature Synthesis of Stable CaZn$_2$P$_2$ Zintl Phosphide Thin Films as Candidate Top Absorbers
本研究开发出可低温制备的CaZn$_2$P$_2$ Zintl磷化物薄膜，其具有合适带隙、高吸收系数、长载流子寿命和高稳定性，有望作为顶部吸收层应用于叠层太阳能电池。
2024-06-21 cond-mat.mtrl-sci
FeMnNiAlCr High Entropy Alloys with High-Efficiency Surface Oxide Solar Absorbers for Concentrating Solar Power Systems
本文提出FeMnNiAlCr高熵合金兼具结构支撑与高效太阳能吸收功能，在700°C以上CSP系统中实现高强度、长蠕变寿命、约87%光热转换效率及优异耐熔盐腐蚀性，拓展了高熵合金在太阳能领域的应用。
2023-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical linear-nonlinear and dispersion parameters of thermally evaporated SnS thin films as absorber material for solar cells
本文报道了用热蒸发技术在室温下沉积在FTO玻璃基片上的SnS薄膜的光学性质。此外，薄膜厚度的FTO/SnS的光学行为的影响进行了分析，并得到的结果与玻璃和ITO基板上生长的SnS薄膜的数据进行了比较。我们的研究表明，SnS薄膜的性能与衬底材料无关。此外，薄膜厚度对其他光学参数，包括，线性和三阶非线性光学常数和色散参数的影响也被调查使用的透射，反射和吸收光谱。结果表明，随着SnS薄膜厚度的增加，光学带隙从2.07 eV减小到1.30 eV，而折射率则随着厚度的增加而增加.此外，振子能量和色散能量估计使用WempleDiDomenico方法。色散能在7.20至4.59 eV的范围内，而薄膜的振荡器能量在5.49至2.24 eV的范围内。利用Tichy和Ticha的经验关系计算了非线性折射率和光学极化率。大量的数据表明SnS薄膜的光学性质强烈地依赖于膜厚度。
2023-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Near 13% efficient semitransparent Cu(In,Ga)S2 solar cells with band gap of 1.6 eV on transparent back contact
University of Luxembourg（卢森堡大学）；Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)（巴登-符腾堡太阳能和氢能研究中心）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
研究了采用In2O3:Sn（ITO）作为透明背接触的宽带隙Cu(In,Ga)S2太阳能电池，探讨了Na对性能的影响，并实现了12.7%效率的半透明太阳能电池，带隙为1.6 eV。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Recombination velocities at grain boundaries in solar-cell absorbers -- revisited
本文重新推导了多晶太阳能电池吸收层晶界处少数载流子复合速度的方程，揭示其仅由过剩电荷密度和非辐射复合前置因子决定，并通过对 (Ag,Cu)(In,Ga)Se₂ 和微晶 Si 数据的分析验证了该理论。
2025-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Organic-inorganic Copper(II)-based Material: a Low-Toxic, Highly Stable Light Absorber beyond Organolead Perovskites
卤化铅钙钛矿太阳能电池由于其优异的功率转换效率而最近成为非常有前途的光伏技术;然而，铅的毒性和钙钛矿材料的稳定性差仍然是需要解决的两个主要挑战。在这里，我们首次报道了一个无铅的，高度稳定的C6 H4 NH 2CuBr 2 I化合物。C6 H4 NH 2CuBr 2 I薄膜表现出非常好的疏水性，接触角约为90 °，其X-射线衍射图谱在浸泡4小时后仍保持不变。UV-Vis吸收光谱表明，C6 H4 NH 2CuBr 2 I化合物在整个可见光谱范围内具有良好的光吸收。我们将这种铜基光吸收剂应用于可印刷介观太阳能电池中进行初步试验，并实现了0.5%的功率转换效率。我们的研究代表了一种替代途径，以开发低毒性和高稳定性的有机-无机杂化材料的光伏应用。
2017-03-09 cond-mat.mtrl-sci
$Mg_xZn_{1-x}O$ contact to $CuGa_3Se_5$ absorber for photovoltaic and photoelectrochemical devices
$CuGa_3Se_5$是一种很有前途的宽带隙材料，可用于串联光伏（PV）和光电化学（PEC）器件的顶电池。然而，与其他黄铜矿吸收剂一起使用的传统CdS接触层由于其导带最小值的较高位置而不适合于$CuGa_3Se_5$。$Mg_xZn_{1-x}O$是一种透明氧化物，其带隙和导带位置随镁组成而变化，但其直接应用受到$CuGa_3Se_5$表面氧化的阻碍。在此，研究了$Mg_xZn_{1-x}O$作为接触（n型缓冲或窗口）材料与在$Cd^{2+}$溶液中预处理的$CuGa_3Se_5$吸收剂的接触，并证明了在10 mM六氨氯化钌（III）电解质中相对于RHE接近1 V的起始电位。正如光电子能谱学测量所证明的那样，$Cd^{2+}$表面处理改变了$CuGa_3Se_5$表面的化学组成和电子结构。固态测试结构中具有经$Cd^{2+}$处理的表面的$CuGa_3Se_5$吸收体的性能取决于$Mg_xZn_{1-x}O$层中的Zn/Mg比。测量的接近1V的开路电压对于具有$CuGa_3Se_5$ / $Mg_xZn_{1-x}O$顶电池的串联PEC水裂解是有希望的。
2020-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Metastable defects decrease the fill factor of solar cells
基于Cu（In，Ga）Se2的太阳能电池的功率转换效率超过23%。然而，这些太阳能电池的填充因子（最佳值在80%左右）相对较低（Si达到84.9%），主要是由于二极管因子大于1。最近，我们提出亚稳缺陷，Cu（In，Ga）Se2合金的一般特征，是增加二极管因子的起源。我们测量的二极管因子的裸吸收层的激发依赖的光致发光。对于高品质，因此高发光多晶吸收剂，我们评估的二极管因子的激发依赖性超过四个数量级。使用模拟和亚稳态缺陷的模型，我们可以很好地描述的n型和p型外延膜以及多晶吸收体的实验结果，为这个模型提供额外的证据。我们发现，光致发光光学测量的二极管因子施加一个下限的二极管因子电测量成品太阳能电池。有趣的是，通过Ag合金化，即（Ag，Cu）（In，Ga）Se2吸收体，获得了最低的二极管因子（光学和电学）以及因此81.0%的最高填充因子。这一发现暗示了一种提高填充因子的途径，从而提高了Cu（In，Ga）Se2基太阳能电池的效率。
2022-04-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
In silico investigation of Ba-based ternary chalcogenides for photovoltaic applications
本研究通过材料筛选和缺陷分析，从Materials Project数据库的279种钡基三元硫属化物中确定19种候选材料，其中BaCu2Se2和ZrBaSe3为光伏应用的有前景吸收层。
2025-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Behavior of $\mathbf{Σ3}$ grain boundaries in \CISe\ and \CGSe\ photovoltaic absorbers as revealed by first-principles hybrid functional calculations
先前对\S 3 \\CISe \中的晶界（GB）的第一性原理研究的不确定结果揭示了采用一种能够正确描述这种太阳能电池材料的电子结构的方法的重要性。我们采用混合泛函计算方法研究了\CISe和\CGSe中的\S 3（112）和\S 3（114）GB。通过形成GB引入的电子结构变化是三方面的：间隙状态的创建，带边的移动和带隙尺寸的改变。带隙态通常表现为复合中心，但是由GB引起的能带对准和带隙尺寸的变化减轻了这些态在\CISe中的破坏性作用。这意味着，\S 3 \GB对于基于\CISe的设备中的载波传输是无害的。相反，这些GB对于\CGSe中的载流子输运是破坏性的。实验人员可以考虑\S 3 \GB在CISe和CGSe中的不同行为，以优化器件制造，从而获得高性能太阳能电池。
2016-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Silver Alloyed Wide Bandgap (Ag,Cu)(In,Ga)S2 Thin Film Solar Cells With 15.5% Efficiency
University of Cambridge（剑桥大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)（巴登-符腾堡州太阳能和氢能研究中心）
通过银合金化改进ACIGS太阳能电池性能，实现15.5%的高效率和948mV的开路电压。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Chemo-mechanical coupling stabilizes mixed $\mathrm{Ag}_{x}\mathrm{Cu}_{1-x}\mathrm{GaSe}_{2}$ solar-cell absorbers: Insights from Monte-Carlo simulations assisted by ab initio informed machine-learning potentials
Institute of Materials Science, Technische Universitat Darmstadt（达姆施塔特工业大学材料科学研究所）
通过蒙特卡罗模拟和机学习势研究化学-机械耦合对混合AgₓCu₁₋ₓGaSe₂太阳能电池吸收体稳定性的影响，揭示了相稳定性的争议。
2026-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculation for electronic structure and optical property of tungsten carbide in a TiCN-based cermet for solar thermal applications
本文通过第一性原理计算研究TiCN基金属陶瓷中WC的电子结构与光学性质，发现其约0.6 eV的低能等离子体激发和清晰等离子体边使其具有优异光热转换性能，适合作为太阳能选择性吸收材料。
2023-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Photo-to-heat conversion of broadband metamaterial absorbers based on TiN nanoparticles under laser and solar illumination
本文从理论上研究了TiN纳米粒子在聚二甲基硅氧烷（PDMS）中的随机混合超柔性材料的光热加热。由于TiN纳米颗粒的等离子体性质，入射光在宽带范围（300-3000 nm）内被完全吸收，从而在这些超材料内产生热量。在不同强度的808 nm近红外激光照射下，我们预测的温升作为时间的函数与最近的实验数据吻合得很好。对于给定的激光强度，温度升高随着TiN纳米颗粒的浓度而非单调地变化，因为随着添加等离子体纳米结构而增强的热导率和吸收的能量导致对加热过程的相反影响。当该模型扩展到太阳能加热，光热行为定性相似，但温度升高小于13 $K$。本文的研究结果对今后宽带理想吸收体光热转换的实验研究具有指导意义。
2023-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Numerical Modelling of Buffer Layers for Advancing CZTSSe Solar Cell Efficiency
该研究通过SCAPS-1D模拟探究CZTSSe基锡锌硫族太阳能电池，优化缓冲层等参数后，i-ZnO/SnS₂/CZTSSe/Au结构效率达28.38%，为提升该类电池效率与稳定性提供参考。
2025-01-12 cond-mat.mtrl-sci
The Sobering Reality of Perovskite/Si Tandem Solar Cells under Realistic Operating Conditions
Peroxide/Si叠层太阳能电池具有显著优于传统太阳能电池的潜力。在标准测试条件下，钙钛矿/Si叠层太阳能电池的性能已经超过了Si单结。然而，在现实条件下，正如我们所展示的，这些串联太阳能电池几乎没有比单独的硅电池更有效。我们模拟现实的钙钛矿/硅串联太阳能电池在现实世界的气候条件下的性能，通过将寄生电池电阻，非辐射复合，和光学损耗到详细的平衡限制。我们定量地表明，在钙钛矿顶部电池中优化这些参数，钙钛矿/Si串联太阳能电池达到高达14%的绝对效率优势，即使在保持Si电池不变的情况下。尽管钙钛矿太阳能电池的效率迅速提高，但我们的研究结果强调需要进一步的材料开发，精心的器件设计和光管理策略，这些都是高效钙钛矿/Si串联太阳能电池所必需的。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Giant oscillator strength in the band-edge light absorption of zincblende, chalcopyrite and kesterite solar cell materials
在半导体太阳能电池吸收体中，带边区域附近的高吸收系数（α）对于最大化光电流的产生和收集至关重要。然而，尽管带边吸收特性的重要性，带边光学跃迁的定量分析尚未进行。在这项研究中，我们实现了系统的密度泛函理论（DFT）计算，重点是七个实用的太阳能电池吸收剂（GaAs，InP，CdTe，CuInSe 2，CuGaSe 2，Cu2ZnSnSe 4，和Cu2ZnSnS 4）的锌矾，黄铜矿和锌黄铜矿结构的带边振荡强度。我们发现所有这些晶体都在带隙区附近表现出巨振子强度，揭示了带隙区的α被反常的高振子强度显著增强的事实。然而，在高能光跃迁中，振子强度急剧降低，吸收特性主要由联合态密度贡献决定。基于密度泛函理论的结果，我们证明了带边巨振子强度来源于独特的四面体成键结构，而组成原子的影响可以忽略不计。
2019-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Equivalent circuit representation of hysteresis in solar cells that considers interface charge accumulation: Potential cause of hysteresis in perovskite solar cells
如果电荷载流子在太阳能电池的电荷传输层中累积，则源自这些累积电荷的电场的瞬态响应导致电流-电压（$J$ - $V$）特性的滞后。虽然这种机制以前是已知的，但迄今为止尚未考虑解释这些$J$ - $V$特性的理论模型。我们推导出一个等效电路从建议的磁滞机制。通过求解等效电路模型，我们能够再现钙钛矿太阳能电池中的一些滞后特性。
2016-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Assessing the defect tolerance of kesterite-inspired solar absorbers
在过去的几年中，已经合成、表征和理论研究了各种薄膜I $_2$ -II-IV-VI $_4$光伏吸收剂，其源自于锌黄锡矿Cu $_2$ ZnSn（S，Se）$_4$。这种均质材料数据集的可用性是一个机会，可以检查其缺陷特性的趋势，并确定在这个巨大的化学空间中找到新的缺陷容忍材料的标准。我们发现，在锌网站上的取代导致一个平稳的减少带拖尾的离子半径的取代阳离子的增加。不幸的是，这种替代策略不能确保抑制更深的缺陷和非辐射复合。整个数据集的趋势表明，在气晶石激发的半导体中，高斯和乌尔巴赫带尾是由两种不同的反位缺陷类型引起的两种不同的现象。深Urbach尾巴与计算的（2 I $_\mathrm{II}$ +IV $_\mathrm{II}$）缺陷簇引起的带隙变窄相关。浅高斯尾巴相关的锌黄锡矿和锡锡矿多晶型物之间的能量差，这指向的作用（I $_\mathrm{II}$ +II $_\mathrm{I}$）涉及IB族和IIB族原子交换跨\textit{different}阳离子平面的缺陷集群。这一发现可以解释为什么\textit{in-plane}阳离子无序和带尾在气钡石中是不相关的。我们的研究结果提供了定量标准，发现新的具有低能带拖尾的锡锡石启发的光伏材料。
2020-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The impact of Kelvin probe force microscopy operation modes and environment on grain boundary band bending in perovskite and Cu(In,Ga)Se2 solar cells
University of Luxembourg（卢森堡大学）
研究发现AM-KPFM在粗糙样品上无法准确测量晶界工作函数变化，而FM-KPFM在非空气暴露样品中显示晶界带弯曲微弱，主要由晶面对比度主导。
2021-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Electromagnetic approach to ultrathin solar cell efficiencies
当前用于评估太阳能电池效率的方法不能应用于其中来自近场光学领域的现象占优势的极薄电池。我们克服了这个问题，提供了一个严格的电磁计算的波动耗散定理的基础上的太阳能电池的效率。我们的方法是通过计算的GaAs太阳能电池的效率与Au背反射器的厚度远低于太阳能通量的典型波长。结果表明，近场光学影响低维太阳电池的性能。
2011-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Defect Regulation by Palladium Incorporation towards Grain Boundaries of Kesterite solar cells
针对Kesterite太阳能电池晶界电荷损失问题，提出利用钯的氧化还原反应抑制Sn/Se挥发并消除VSn、VSe空位缺陷，实现14.5%的认证级总面积效率。
2023-11-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hierarchically Engineered Titanium Suboxide Films for High-Efficiency Solar Thermal Conversion
该研究通过直流磁控溅射与受控退火制备Ti₂O₃/TiO₂复合薄膜，利用岛状纳米结构实现高吸收、低发射的高效太阳能热转换。
2025-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Carrier-Resolved Photo Hall Measurement in World-Record-Quality Perovskite and Kesterite Solar Absorbers
本文提出一种载流子分辨光霍尔技术，通过新恒等式和旋转平行偶极线交流场霍尔系统，首次在光照下同时获取世界纪录级钙钛矿与黄锡矿薄膜的载流子类型、密度、迁移率及复合寿命等关键参数。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical studies of melanin films as a material for solar light absorbers
National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”（乌克兰国立技术大学（基辅伊戈尔·西科尔斯基理工学院)）；V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院V.拉沙卡列夫半导体物理研究所）；Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院物理研究所）；ABC Smart Solutions AG（ABC智能解决方案股份公司）；Educational Scientific Institute of High Technologies, Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学高等技术教育科学研究所）
研究了黑素薄膜的光学和电学性质，发现其具有高吸收系数和带隙，适用于太阳能光吸收层。
2024-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
