bulk-Stacked 一维 GeSe₂ van der Waals 单晶的高光伏效率
High Photovoltaic Efficiency in Bulk-Stacked One-Dimensional GeSe$_{2}$ van der Waals Crystal
AI总结：
研究通过第一性原理计算发现，II 型 GeSe₂ 具有 25.6% 的光谱限制最大效率，是薄膜光伏的有前途的稳定吸收体。
摘要：
锗硒化物（GeSe₂）最近作为一维（1D）范德瓦尔斯材料的一个罕见例子引起了广泛关注。在这里，我们利用第一性原理计算，在 GW0 近似和 Bethe-Salpeter 方程（BSE）框架下，研究了 bulk-Stacked GeSe₂ 链的光伏潜力。 bulk GeSe₂ 显示出间接 GW 带隙分别为 1.92 eV（I 型）和 1.08 eV（II 型）。光学计算显示 II 型在可见光吸收方面明显更强，产生光谱限制的最大效率（SLME）约为 25.6% 在 0.5 μm 厚度下。声子和室温 ab initio 分子动力学分析表明，II 型是动态稳定的，而 I 型显示虚声子模式，表明结构畸变的倾向。这些结果将 II 型 GeSe₂ 确定为具有比典型 2D vdW 系统更增强灵活性的有前途的稳定吸收体，适用于薄膜光伏。
英文摘要：
Germanium diselenide (GeSe$_{2}$) has recently attracted substantial interest as a rare example of one-dimensional (1D) van der Waals material. Here, we investigate the photovoltaic potential of bulk-stacked GeSe$_{2}$ chains using first-principles calculations within the $GW0$ approximation and the Bethe-Salpeter equation (BSE) to capture quasiparticle and excitonic effects. The bulk GeSe$_{2}$ exhibits indirect GW band gaps of 1.92 eV (type-I) and 1.08 eV (type-II). Optical calculations show markedly stronger visible-light absorption in type-II, yielding a spectroscopically limited maximum efficiency (SLME) of ~25.6% at a 0.5 $μ$m thickness. Phonon and room-temperature ab initio molecular dynamics analyses indicate that type-II is dynamically stable, whereas type-I shows imaginary phonon modes, suggesting a propensity for structural distortion. These results identify type-II GeSe2 as a promising stable absorber for thin-film photovoltaics with enhanced flexibility compared to typical 2D vdW systems.
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