Mitigación de la banda de cola en los absorbentes solares de Kesterite: Dinámica cuántica de inicio

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• Energía renovable

Sus antecedentes:

• Los déficits de voltaje en circuito abierto limitan el rendimiento de las células solares de kesterita.
• La supresión de la cola de banda y la recombinación no radiativa es crucial para la eficiencia.

Objetivo del estudio:

• Elucidar el origen de la cola de banda y las pérdidas de carga en las kesteritas.
• Proponer una estrategia de mitigación para las células solares de kesterita.

Principales métodos:

• Simulaciones de dinámica molecular no adiabática desde el principio.
• Análisis de las fluctuaciones de la energía de Urbach y de la brecha de banda.
• Investigando los efectos del trastorno catiónico.

Principales resultados:

• El trastorno de Cu-Zn aumenta significativamente la cola de la banda y la inhomogeneidad estructural.
• El trastorno de Cu-Zn reduce la brecha de banda en 0,37 eV y aumenta las fluctuaciones en 15 meV.
• La sustitución parcial de Zn por Cd suprime el desprendimiento de banda y aumenta la vida útil del portador de carga.

Conclusiones:

• El trastorno catiónico es una de las principales causas de la cola de banda y la reducción de la vida útil del portador de carga en las kesteritas.
• La ingeniería de trastornos catiónicos, específicamente la sustitución de Zn-Cd, es una estrategia viable para las células solares de kesterita de alta eficiencia.