掺杂硫化亚铜(Cu2S )电学及光学性能的理论计算研究文献综述

 2021-10-25 21:28:57

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文 献 综 述当今社会人们对于能源的需求量大且持续增长,煤炭、石油等传统能源污染环境,并且其储备日益枯竭,能否获得高效无污染的能源已成为社会关注的焦点之一。

太阳能是可供人类利用的最丰富的可再生能源,每年投射到地面上的太阳福射能高达l.05l018千瓦时[1],取之不尽,用之不竭。

太阳能不仅数量巨大,且源于太阳能的一系列绿色能源如风能、潮汐能、生物质能等都属于可再生能源。

太阳能的利用方式有多种,如光热利用,通过与物质的相互作用转化为热能;如利用光的伏特效应,将太阳能直接转化为电能[2]。

在太阳能的有效利用中,太阳能的光电利用近年来发展迅速,太阳能电池也日益发展起来,其基本利用原理为光伏效应,指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。

硫化物具有优异的光学、磁学、电学方面的性能,且在自然界中蕴藏丰富,制备成本低廉等特点[3],引发人们广泛的研究。

硫化亚铜,分子式为Cu2S,是常见间接带隙的P型半导体中的一种,禁带宽度约为1.2eV,吸收率大于104cm-1,对太阳光有很强的吸收,具有低毒性、良好的光学和电学特性[4],且Cu2S在自然界中以辉铜矿的形式大量存在,因此合成Cu2S半导体材料的成本较低。

合成Cu2S的方法主要有真空反应蒸发法、化学浴沉积法、化学气相沉积法、水热法和溶剂热法等[5]。

Cu2S广泛应用于各种光电领域,如能源领域的太阳能电池、传感领域中的纳米传感器、器件领域中的纳米开关、光催化、有机物光降解以及一些其他光电方面[6,7]。

Cu2S最初主要应用于制作薄膜太阳能电池,在P型Cu2S薄膜上沉积一层N型的半导体材料,组成太阳能电池,光照条件下该电池具有较高的光电转换效率,但其存在严重的Cu 迁移问题,所以近年来人们减少了对其的关注,目前人们对Cu2S的研究集中在电开关、传感器、锂电池、QSSCs和TCO等领域[8,9]。

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