第一原理計算によりもとめたCdS/Cu_2ZnSnS_4ヘテロ接合界面パンドオフセットの結晶構造と面方位依存性

摘要

Cu_2ZnSnS_4(CZTS)はへテロ接合太陽電池の光吸収層材料として注目されている物質である。本研究では、第一原理計算によってCdS/CZTSヘテロ接合界面のエネルギバンドオフセット（不連続値）を計算した。CZTSがケステライト構造をとるとき、CdS(001)/CZTS(001)ヘテロ構造では価電子帯不連続値△E_v=1.2eVが得られ、CdS(010)/CZTS(010)構造では△E_v=1.0 eVが得られた。CZTSの伝導带端はCdSの伝導带端より上である。CZTSがスタナイト構造をとるときCdS(001)/CZTS(001)構造では△E_v=1.1 eVであった。%Cu_2ZnSnS_4 (CZTS) has attracted much attention recently as an absorber layer material in a heterojunction solar cell. Using the first-principles method, we calculated the band offset for the CdS/Cu_2ZnSnS_4 heterojunction. When Cu_2ZnSnS_4 is considered to crystallize in the kesterite structure, the valence band offset △E_v=1.2 eV for the CdS(001)/Cu_2ZnSnS_4(001) supercell, and △E_v=1.0 eV for the CdS(010)/Cu_2ZnSnS_4(010) supercell. When Cu_2ZnSnS_4 is considered to crystallize in stanite structure, △E_v=l.l eV for the CdS(001)/Cu_2ZnSnS_4(001)supercell.