《新型多元太陽能電池材料中基本物理問題的計算研究》是依託復旦大學，由龔新高擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：新型多元太陽能電池材料中基本物理問題的計算研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：龔新高
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以Cu2ZnSn(S,Se)4、CH3NH3Pb(I,Cl)3為代表的新型多元半導體太陽能電池的研究在近幾年取得了突破性的進展，是下一代太陽能電池的希望。與傳統一元二元半導體相比，多元半導體基本物理、化學性質更加豐富，但也更加複雜，甚至可以表現出很多與傳統簡單半導體所不一樣的反常特徵，同時出現了一系列新的物理問題，影響著器件的性能。為了進一步改善電池性能，本項目擬從多元半導體成分和結構自由度增多這一基本特徵出發，在第一性原理的框架內，發展更加精確計算多元半導體性質，特別是其中載流子產生、分離、複合幾率和輸運性質的方法，研究多元半導體及其合金中的複雜缺陷、表面、界面及其對載流子性質的影響，並研究多元體系相穩定性的規律，探索提高穩定性和光電轉換效率的新途徑。
結題摘要
該項目對多元太陽能電池材料中基本物理問題開展了系統研究。主要研究了電池中界面結構和電子結構，特別是能帶帶階，吸收材料中的非本徵缺陷性質，例如晶界產生的缺陷態及其消除方法，缺陷態引起的無輻射躍遷幾率計算，以及一些新型太陽能吸收的性質等。在如下幾個方面研究取得了重要進展：1.提出了三步法和中間相方法，從而完全解決了異質半導體界面帶階(band-offset)的計算問題。2.計算發現不同半導體體系晶界缺陷態特徵，提出了晶界缺陷態的自飽和規則，為理解和消除太陽能電池中晶界缺陷態提供了基礎。3.提出了通過最佳化吸收材料與過渡層界面、吸收材料與背電極界面從而提高器件效率的方案，其中最佳化吸收材料與過渡層界面的方案得到實驗證實和採納。4.實現了基於第一原理的計算非輻射複合的快速計算方法和軟體，證實了四元半導體太陽能吸收材料和鈣鈦礦太陽能吸收材料中的最主要的非輻射缺陷。5.計算發現，有機無機鈣鈦礦材料（MAPbI3）是熱力學本證不穩定的，被後續的實驗和理論證實。項目組共發表SCI收錄論文31篇、材料模擬計算handbook一章、一個軟體著作權。為多元太陽能電池等發展起到了推動作用。
