A high-throughput density functional theory calculations of chalcopyrite materials

by Kanghyeon Park (MS Candidate)

Thursday May 19, 2022, 1:00 PM → 1:30 PM Asia/Seoul

119호 (제1과학관)

Cu(In, Ga)(S, Se)$_2$ (CIGS) 물질은 높은 흡수 계수와 직접 밴드갭으로인해 광전지 응용 분야에서 활용되고 있다. 박박 CIGD 태양전지의 관정변환효율은 수십 동안 증가하여 효율이 20%를 초과하였다. 그러나 CIGS 태양전지는 현재 효율 향상에 있어 한계점을 보이고 있다. 이와 같은 이유로, 최근 CIGS의 Cu 자리에 같은 그룹의 원소인 Ag를 도핑하거나 치환하는 연구가 활발하다. 본 연구에서는 황동관 구조의 물질에 대해 대용량 처리 밀도 밤함수 이론 계산을 수행하였다. 산화수에 따라 96개의 물질 조합을 구성하여, 이 중에서 태양전지에 적합한 물질을 선별하고자 하였다. 직접 밴드갭이며 밴드갭의 범위가 0.6-2.0 eV의 선별 기준으로, 14개의 물질이 선별되었다. AgBTe$_2$를 재외하고는 실험과 이론 모두 황동관 구조에서 안정적이었다. 선별되었고 형성된 물질의 밴드갭은 실험값과 비교되었으며, 이론값이 실험값보다 평균적으로 약 0.4 eV 낮았다. Cu 포함 물질과 Ag 포함 물질은 부피, 형성 에너지, 자성 및 밴드갭에서 유사한 경향을 보였다.

 

Thesis Advisor: Prof. Ji-Sang Park