Ni/Pd/Pt掺杂的BaTi1-xCoxO3薄膜带隙工程的理论研究

项目名称： Ni/Pd/Pt掺杂的BaTi1-xCoxO3薄膜带隙工程的理论研究

项目编号： No.11304218

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 马春兰

作者单位： 苏州科技学院

项目金额： 25万元

中文摘要： 吸收和利用太阳能是解决能源危机和环境问题的一条重要途径。目前广泛使用的光伏器件,太阳能转换效率太低，研制高效光伏器件成为当务之急。本项目结合密度泛函理论与动力学平均场理论，研究BaTi1-xCoxO3薄膜中过渡金属Co的掺杂浓度、Ni/Pd/Pt替代Co的比例、氧空位的浓度、原子的相对位置及薄膜的厚度对薄膜的结构稳定性、带隙、极性、电子结构和透光性能的影响。目的是设计一种多层膜，各层薄膜的带隙为直接带隙，带隙大小逐层减小（2.0 eV ～1.6 eV），对应的吸收峰波长从621 nm增加到776 nm。因这些吸收峰覆盖太阳光谱辐照度强的主要能谱，因此该多层膜结构对太阳光具有极高的吸收效率。设计的薄膜具有较好的电荷分离性质，因而可获得较高的太阳能转换效率。我们的研究不仅具有重要的理论价值，可推进对强关联电子体系的理解；同时具有重要的应用价值，可缩短高效光伏器件的开发周期。

中文关键词： 过渡金属氧化物；带隙工程；太阳能；；

英文摘要： To absorb and exploit the solar energy is an important avenue to solve the energy crisis and environmental problems. Since the efficiency of the solar energy transformation of the widely used photovoltaic device is too low, it is a task of top priority to manufacture high-efficiency photovoltaic devices. We plan to combine density functional theory with the dynamical mean-field theory to investigate the effects of the doping concentration of the transition-metal Co, the ratio of the Ni/Pd/Pt-substitution, the concentrations of O vacancies, the relative position of the atoms and the thickness of the BaTi1-xCoxO3 thin film on its structural stability, band gap, polarization, electronic structure and transmittance. The purpose of the program is to design a certain multilayer film. Each layer of the thin film has a direct band gap with a value ranging between 2.0 eV and 1.6 eV(The corresponding absorption peak is between 621 nm-776 nm). The unabsorbed solar light in the upper layer can be absorbed by the lower layers in the multilayer structure. Since the absorption peaks of the multilayer structure cover the main illuminance of the solar light, the designed multilayer films have high absorption efficiency. Furthermore, the designed films have good charge separation property and therefore a high solar conversion eff

英文关键词： Transition-metal Oxides；Band Gap Engineering；Solar Energy；；