Cd1-xZnxS热学性质的理论研究与设计

• 作者: 万福成 包宏伟 司凤娟 汤富领 薛红涛 路文江
• 来源期刊: 河南大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 热学性质 太阳能电池材料 原子模拟 晶格动力学
• 年，卷（期）: 2013,（1）
• 所属期刊栏目: 化学与化工
• 页码范围: 32-38
• 页数: 7页
• 分类号: TG115
• 字数: 4227字
• 语种: 中文

摘要

CuInSe2太阳能薄膜电池的窗口层材料CdS常掺Zn以降低剧毒元素Cd的使用量.本文应用晶格动力学方法,采用玻恩核-壳经典势参数模型,全面系统地研究了闪锌矿结构Cd1-xZnxS(x =0,0.25,0.5,0.75,1)在不同温度和压力下的晶体结构、力学和热学性质.计算了不同Zn掺杂浓度时的弹性模量、声子态密度、热容、热膨胀系数、格林艾森常数和德拜温度.结果表明:Cd1-xZnxS的晶格常数随掺杂浓度x的递增单调递减.随温度升高,无论是定容热容还是热膨胀系数都逐渐增大并趋于饱和；在某一温度时,二者都随Zn掺杂浓度的增加而略有增加.随掺杂浓度x从0增大到1,0K温度时,Cd1-xZnxS的格林艾森常数从0.78增加到0.94,而德拜温度最小值从约197 K增大到约203 K.一些实验或模拟结果与作者课题组的数据相符.期望系统的原子模拟研究结果将有助于理解该材料的成分一性能相关性,同时也有助于设计CuInSe2太阳能薄膜电池具有合适热匹配的窗口层材料.