Enhancing CdTe Solar Cell Performance by Reducing the "Ideal" Bandgap of CdTe through CdTe1-xSex Alloying
CdTe是低成本、高效率薄膜太阳能电池的主要材料之一，因为它具有高的吸收系数和根据肖克利-奎塞尔极限（Shockley-Queisser limit）的接近理想的1.48eV的太阳能电池带隙。然而，由于固有缺陷相关问题，其太阳能到电力的转换效率（PCE）受到相对低的开路电压（VOC）的阻碍。在此，我们提出了通过降低CdTe的“理想”带隙来提高CdTe太阳能电池性能的策略，以在不牺牲太多VOC的情况下从长波长吸收中获得更多的短路电流。合金CdTe与CdSe似乎是最合适的方法，以减少带隙，因为在这个系统中的大的光学弯曲和相对较小的晶格失配，即使CdSe具有较大的带隙比CdTe。利用第一性原理混合泛函计算，我们发现CdTe 1-xSex合金的最小带隙可以从x=0时的1.48 eV减小到x=0.32时的1.39 eV.我们还表明，合金的形成可以改善缺陷的性质，例如，p型掺杂的碲化镉铜可以大大增强的合金化效应。
2019-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Strain effects on optical properties of tetrapod-shaped CdTe/CdS core-shell nanocrystals
采用基于单带有效质量近似的组态相互作用哈密顿量对角化方法，对应变CdTe/CdS核壳四脚形纳米晶的激子态进行了理论研究.我们发现，列入应变促进II型的性质，限制在非相邻区域的电子和空穴。这种载流子分离比II型球形纳米晶体更有效。应变导致最低激子能量的小的蓝移。其幅度小于壳层厚度增加引起的红移。此外，较大的臂直径减小了壳层厚度和应变对激子能量的影响。考虑到对称性破缺，揭示了一个随机诱导的载流子分离，这是独特的分支核壳结构。计算的壳层厚度依赖的发射能量与现有的实验数据吻合得很好。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Properties of CdTe layers deposited by a novel method -Pulsed Plasma Deposition
CdTe和CdS正成为实现栅极平价的最有前途的薄膜光电材料。电网平价进步的主要挑战是在低制造成本的同时实现高质量。本文报道了一种新的沉积技术，脉冲等离子体沉积（PPD），用于生长的CdTe层的CdS/ZnO/石英和石英衬底上的结果。PPD方法允许在低温下沉积。沉积层的光学带隙为1.50 eV，与文献中报道的CdTe结晶立方相的值完全一致。该膜是高度结晶的，具有主要的立方相、膜的晶粒的随机取向，并且具有4.6 \pm 0.7 nm r.m.s.的极低的表面粗糙度。与传统的热沉积方法（近空间升华和气相传输）相比，低粗糙度允许减少活性吸收体和n型半导体层，导致材料使用和相关沉积问题（如安全性、沉积速率和最终成本）的显著减少
2011-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Structure, Electrical and Optical Properties of ITO Thin Films and their Influence on Performance of CdS/CdTe Thin-Film Solar Cells
采用固相反应法将分级TiO 2和SnO 2粉体混合，制备了ITO。采用电子束枪技术制备了不同厚度的ITO薄膜。研究了薄膜厚度对薄膜结构、电学和光学性能的影响。利用X射线衍射仪测定了不同厚度ITO的结构参数（晶格应变和晶粒尺寸）。结果表明，随着薄膜厚度的增加，薄膜的平均晶粒尺寸增大，但晶格应变减小。SEM显示，随着膜厚的增加，ITO的晶粒尺寸增大并得到改善。采用标准四探针法测量了不同厚度ITO薄膜的电学性能。可以看出，当ITO膜的厚度从75 nm增加到325 nm时，电阻率从29 × 10 ^-4欧姆/厘米降低到1.65 × 10 ^-4欧姆/厘米。这意味着具有较低电学性能的ITO薄膜将更适合于高效率的CdTe太阳能电池。采用三种光学层模型（基板粘接层/ITO膜B样条层/表面粗糙层），利用高精度椭圆偏振法计算膜厚。在较高的T（λ）和R（λ）吸收区，确定吸收系数以计算光学能隙，其从3.56 eV增加到3.69 eV。最后，研究了不同厚度ITO膜对CdS/CdTe太阳电池性能的影响。当ITO窗口层的厚度为325 nm，Voc = 0.82 V，Jsc = 17 mA/cm 2，FF = 57.4%时，最高功率转换效率（PCE）为8.6%。
2020-12-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Relative stability of zincblende and wurtzite structure in CdX(X = S, Se, Te) series - A NMTO study
利用NMTO-向下折叠技术，我们重新讨论了CdS，CdSe和CdTe半导体中锌钛矿（ZB）和纤锌矿（WZ）对称性之间的相对稳定性问题。我们使用精确的NMTO-向下折叠计算的离子性因子成功地在CdX系列中呈现出正确的趋势- CdS在WZ对称性中是最离子稳定的，而CdSe和CdTe在ZB对称性中是更共价的稳定的。我们的NMTO构造的仅对应于价带的Wannier函数很好地证明了这一事实。ZB稳定性的趋势是由共价决定的，共价更倾向于四面体键的各向同性性质。
2011-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Post-deposition annealing and interfacial ALD buffer layers of Sb$_2$Se$_3$/CdS stacks for reduced interface recombination and increased open-circuit voltages
University of Luxembourg（卢森堡大学）；Luxembourg Institute of Science and Technology（卢森堡科学与技术研究所）；Friedrich-Alexander University Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；National Centre for Nano Fabrication and Characterization（国家纳米制造与表征中心）
通过退火处理和ALD缓冲层降低Sb₂Se₃/CdS叠层界面复合，提高开路电压至485 mV，但短路电流限制效率。
2022-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Analysis Of SnS2 Buffer Layer And SnS Back Surface Layer Based CZTS Solar Cells Using SCAPS
利用SCAPS模拟了一种改进的单元结构Mo/SnS/CZTS/SnS 2/ZnO的铜锌锡硫化物（CZTS）基太阳能电池。在模拟中使用SnS 2缓冲层代替标准CdS层。在改进的电池配置中添加了额外的SnS背面钝化层。与标准的CdS缓冲层太阳能电池结构Mo/CZTS/CdS/ZnO相比，太阳能电池的效率得到了提高，表明了用SnS 2作为CdS潜在替代物的可能性。此外，使用背表面钝化层导致改进的太阳能电池性能。
2015-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary strain localization in CdTe solar cell revealed by Scanning 3D X-ray diffraction microscopy
利用扫描三维X射线衍射显微镜以100 nm分辨率对CdTe太阳能电池吸收层进行非破坏性三维成像，揭示高应变主要集中在大角度晶界并形成与CdS层相连的连续通路，从而关联硫沿晶界扩散，为多晶材料晶界表征提供了新方法。
2024-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
All-Inorganic Spin-Cast Nanoparticle Solar Cells with Non-Selective Electrodes
旋转浇铸的全无机纳米颗粒溶液已被用于制作CdTe/CdSe太阳能电池，其效率高达2.8%，而没有氧化铝或钙缓冲层。的类型的结和非选择性的性质，这些设备的接触进行了探讨。
2008-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved photoluminescence analysis of Se passivation and defect formation in CdSe$_{x}$Te$_{1-x}$ thin films
本研究通过空间分辨光致发光分析CdSeₓTe₁₋ₓ薄膜，证实Se可钝化晶界并协同Cl提升辐射效率，但也会促进晶粒内部发光缺陷形成，可能限制电池最高效率。
2023-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Graded composition Cd$_x$Zn$_{1-x}$Te films grown by Isothermal Close Space Sublimation technique
采用等温近空间升华法生长CdTe和ZnTe多层膜，制备了组分梯度的CdxZn 1-xTe薄膜。这两种层的厚度沿结构进行修改，以产生朝向膜表面的CdTe的平均浓度的增加。由于Zn/Cd在生长过程中的相互扩散，层的序列被转换成相对平滑的渐变组成膜。根据X射线衍射表征，虽然它们显示出相对高的镶嵌性，但这些层与（100）取向的GaAs衬底相干地生长。θ-2 θ图显示如从可变组成样品所预期的非常宽的衍射峰。光吸收中的带隙渐变效应也通过使用透明衬底的透射测量来验证。的薄膜的梯度组合物配置文件，证实了X-射线光电子和二次离子质谱。此外，定量Cd，Zn和Te的配置文件，通过分析卢瑟福背散射光谱的样品。该分析示出了范围从样品表面处的大约x = 0.8到与衬底的界面处的x = 0.35的CdTe摩尔分数分布。证明了使用简单且具有成本效益的程序生长梯度组合物层的可能性。这可能是有趣的技术应用，如CdS/CdTe太阳能电池中的可变成分的CdxZn 1-xTe层
2019-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Electrical barriers and their elimination by tuning (Zn,Mg)O composition in Cu(In,Ga)S2: Systematic approach to achieve over 14% power conversion efficiency
传统的CdS缓冲层在无硒Cu（In，Ga）S2太阳能电池中由于在Cu（In，Ga）S2/CdS界面处的负导带偏移而导致开路电压降低。减少这种损失需要用替代缓冲层代替CdS。然而，替代缓冲层可能会在器件中引入电势垒，这是由于在其他界面处（例如缓冲层/ZnO i层之间）的不利能带对准。本研究的目的是减少界面复合和消除电势垒的Cu（In，Ga）S2太阳能电池使用的Zn 1-xMgxO和Al掺杂的Zn 1-xMgxO缓冲和i层的组合，分别使用原子层沉积和磁控溅射沉积。用这些层制备的器件的特征在于通过电流-电压和光致发光测量。数值模拟进行理解的电势垒上的器件特性的影响。确定了Zn 1 xMgxOx = 0.27的最佳组合物，用于与带隙为~1.6 eV的Cu（In，Ga）S2进行合适的导带对准，抑制界面复合并避免势垒。优化的缓冲剂组合物与合适的i层一起导致具有14%效率和943 mV开路电压的器件。用ZnO和Al：（Zn，Mg）O制备的器件的光电测量的比较表明，对于高效率器件，用Al：（Zn，Mg）O i层代替ZnO i层是必要的。
2022-02-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-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
Electron beam induced current in photovoltaics with high recombination
电子束感应电流（EBIC）是一种强大的表征技术，它提供了研究多晶太阳能电池所需的高空间分辨率。理想情况下，EBIC测量反映了器件的空间分辨量子效率。在这项工作中，EBIC测量的模型，适用于当耗尽区内的重组是实质性的。该模型的动机是横截面EBIC实验上的CdS-CdTe光电池，其中表明，载流子收集的最大效率是小于100 \%，并在整个耗尽区的变化。只有当迁移率-寿命乘积$μτ$在耗尽区内空间变化时，该模型才能再现实验结果。据推测，收集效率的降低与高注入效应以及由此产生的辐射复合增加有关。
2014-09-25 cond-mat.mtrl-sci
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
Spectroscopy of electronic defect states in Cu(In, Ga)(S, Se)$_2$-based heterojunctions and Schottky diodes under damp-heat exposure
研究了与光伏能量转换相关的异质结构n-ZnO/i-ZnO/CdS/Cu（In，Ga）（S，Se）$_2$ /Mo在加速寿命试验中缺陷特性的变化。我们将异质结和肖特基器件在85 $^{\circ}$ C环境温度和85%相对湿度下暴露于延长的湿热中不同时间。为了了解设备的显著变化的起源，我们应用电流-电压和电容-电压测量，导纳谱和深能级瞬态谱。长时间湿热处理后，测试器件的填充因子和开路电压降低，导致能量转换效率降低。我们观察到的缺陷态的存在下，在附近的CdS/黄铜矿界面。它们的活化能由于湿热暴露而增加，表明Cu（In，Ga）（S，Se）$_2$表面处的能带弯曲减少。费米能级钉扎在缓冲层/黄铜矿界面，保持一个高的带弯曲生长的细胞，被解除由于湿热暴露。我们还观察到由于湿热处理的体缺陷光谱的变化。
2007-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Design and Modeling of CdGa2Te4 and ZnGa2Te4 Chalcogenide Compound-Based Photovoltaic Devices: A DFT Study along with SCAPS-1D Simulation
University of Rajshahi（拉杰沙希大学）
通过DFT和SCAPS-1D模拟研究CdGa2Te4和ZnGa2Te4硫族化合物光伏器件，优化厚度与缺陷密度，实现最高18.46%和17.35%的效率。
2025-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Broadband Absorption in Cadmium Telluride Thin-Film Solar Cells via Composite Light Trapping Techniques
本研究通过纳米锥纹理和嵌入锗纳米颗粒的复合光捕获技术，在碲化镉薄膜太阳能电池中实现了宽带吸收，显著提升了短路电流密度和功率转换效率。
2025-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Gas phase condensation of few-layer graphene with rotational stacking faults in an electric-arc
研究了在不同非反应性缓冲气体中，外加磁场调制的直流碳弧中制备少层石墨烯（FLG）的效率。研究了缓冲气体对FLG合成过程中阳极腐蚀速率和阴极沉积物（CD）形成速率的影响。采用透射电子显微镜、选区电子衍射、拉曼光谱和X射线衍射分析等手段对所合成的环糊精的组成进行了研究。一个合理的增长机制，这样的FLG的预测。结果表明，在一个参数优化的条件下，这种电弧可以有效地产生FLG的旋转堆垛层错在几个g/min的生产率。一个指导方针，这样的FLG的层数控制也已建议。
2012-08-12 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Analysis of efficiency limiting processes in thin film Cu(In,Ga)(S,Se)2 electrodeposited solar cells
电沉积薄膜电池的效率达到创纪录的11.4%。本报告探讨了转换机制的细胞，重点是CdS缓冲层的影响，使用一系列的补充工具。暗电流（IV）很好地描述了串联和并联电阻，和两个主要的复合机制，并联二极管代表。IV作为温度的函数（IVT）的测量允许提取对应于这些过程的活化能，并指示其空间位置。导纳谱（AS）给出了一个独立的估计相同的能量，并产生值的缺陷密度的状态在禁带中。两个主要水平是明显的，证实了第四分析的有效性。光谱响应（QE）的测量，产生少数载流子收集效率的信息。参数提取的不同方法的相关性，并表示一些数百毫电子伏以上的价带和导带以下的复合水平。偏置依赖的导纳谱给出的缺陷中心的本地化与一个缺陷位于CdS异质界面和其他在大部分的耗尽区的指示。暗电流分析表明，光生少数载流子收集是这些电池在工作偏压的限制因素。
2010-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Cd diffusion on the electrical properties of the Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cell
基于Cu（In，Ga）Se 2（CIGSe）的太阳能电池是用于高效太阳光收集的有希望的候选者。然而，它们的复杂组成和微观结构可能在操作条件下发生变化，例如来自太阳光照射的加热可能导致性能下降。在这里，我们研究了一组CIGSe基太阳能电池中的热致退化过程，这些电池在150 C和300 C之间的温度下退火。使用相关原子探针层析成像（APT）/透射电子显微镜（TEM），我们发现缓冲层-吸收层界面不是尖锐的，而是由界面区（2 - 6.5 nm宽）组成，其中出现属于CdS缓冲层和CIGSe吸收层的组成元素的梯度。当界面处Ga/（Ga+In）比值较低时，CIGSe中Cd的短程内扩散增强.这可能表明Ga空位的存在作为CIGSe层内部的Cd内扩散的沟道缺陷，导致掩埋的pn同质结。我们的证据表明，相当数量的镉被发现内的CIGSe层在退火温度高于150 ℃。结合C-V测量的CIGSe层内部的元素再分布的进一步研究支持在p型CIGSe内部深处形成CdCu施主样缺陷，其导致CIGSe层的强补偿，并因此导致在高于200 ℃的退火温度下电池效率的强烈劣化。因此，理解Cu（In，Ga）Se 2（CIGSe）基太阳能电池中的退化过程为进一步改善长期器件性能开辟了新的机会。
2021-05-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Superstrate structured Sb$_2$S$_3$ thin-film solar cells by magnetron sputtering of Sb and post-sulfurization
本文通过射频磁控溅射金属锑和后硫化法制备了半透明Sb$_2$S$_3$薄膜太阳能电池，优化吸收层厚度至100 nm，实现了2.76%的功率转换效率，适用于室内和建筑集成光伏应用。
2025-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A Comprehensive Computational Photovoltaic Study of Lead-free Inorganic NaSnCl$_3$-based Perovskite Solar Cell: Effect of Charge Transport Layers and Material Parameters
本研究利用SCAPS-1D模拟器全面分析了基于无铅NaSnCl$_3$的钙钛矿太阳能电池，筛选了多种ETL与HTL组合并优化了材料及器件参数，发现SnS$_2$为ETL、MoTe$_2$为HTL时器件效率最高达38.42%，为高效无铅太阳能电池的制备提供了重要指导。
2025-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
