纤锌矿ZnO/Zn_(1-x)Mg_xO非对称双量子阱中电子的带间跃迁光吸收

考虑纤锌矿ZnO/Zn_(1-x)Mg_xO非对称双量子阱中内建电场的作用,运用有限差分法自洽求解导带(价带)薛定谔方程和泊松方程,得到系统中电子(空穴)的能级和波函数,进一步采用黄金费米法则求得电子带间跃迁的线性和非线性光吸收系数及折射率变化.结果显示,由于ZnO/Zn_(1-x)Mg_xO双量子阱中MV/cm量级的强内建电场,系统对尺寸和组分的调节作用较为敏感.当左阱宽度较小和中间垒达到一定宽度时,双阱的耦合作用增强;在给定阱垒宽度时,势垒的内建电场均随Mg组分的增加而增加,导致导带电子和价带空穴能级差变大且电子与空穴的空间分离,吸收峰及折射率变化峰值发生蓝移且相应峰值减小;随着中间垒宽度增加,相应峰值减小且发生红移;随着右阱宽度的增大,相应峰值先增后减且发生红移.此外,入射光强度可调节光吸收系数及折射率变化,随着光强的增加,光吸收系数及折射率变化峰值减小.

Zn(1-x)MgxO/Cu2ZnSnS4异质结薄膜太阳能电池的仿真研究

铜锌锡硫(CZTS)薄膜太阳能电池通常采用的缓冲层材料为有毒的半导体CdS,本文以禁带宽度可调且无环境污染的Zn(1-x)MgxO代替CdS。采用SCAPS-1D仿真软件,分析了Zn(1-x)MgxO/CZTS异质界面能带带阶、Zn1-xMgxO缓冲层材料载流子浓度和厚度对电池输出性能的影响。研究结果表明:当Zn(1-x)MgxO/CZTS异质界面导带带阶为0.1 eV、Zn(1-x)MgxO缓冲层材料载流子浓度为10^(18)cm^(-3)、厚度约50 nm时,能够获得最高效率的Zn(1-x)MgxO/CZTS薄膜太阳能电池。