실리콘을 넘어서는 효율적이고 비용 효율적인 태양광 흡수체 소재를 찾기 위한 노력의 일환으로, 대체 소재에 대한 탐색에 상당한 주목이 집중되어 왔다. 이러한 소재 중 하나인 아연석(아연스블렌드, zincblende) 유래 Cu2ZnSnS4 (CZTS)는 이상적인 밴드갭 크기와 높은 흡수 계수 때문에 유망함이 입증되었다. 그러나 구조적 결함 및 2차 상(secondary phase) 형성과 같은 문제들이 그 개발을 저해해 왔다. 본 연구에서는 CZTS와 유사한 조성을 갖는 또 다른 화합물 Cu2ZnSnO4 (CZTO)가 유망한 대안이 될 수 있는지를 고찰한다. 진화적 구조 예측 알고리즘과 결합한 ab initio 밀도범함수이론(DFT) 계산을 수행한 결과, 900개의 (메타)안정한 CZTO 가운데 델라포사이트(delafossite) 구조의 결정상이 가장 안정함을 확인하였다. 또한 분자역학 연구를 통해 실온에서의 열역학적 안정성이 역시 확인되었다. 특히, 이 새로운 CZTO 상은 쌍극자 허용 전이(dipole-allowed transition)가 일어나는 직접천이(direct) 밴드갭을 나타내어 효율적인 빛 흡수에 대한 강력한 후보임을 보여준다. 더 나아가 분광학적 제한 최대효율(spectroscopic limited maximum efficiency, SLME)의 추정은 델라포사이트-CZTO가 태양광 흡수체로서 지닌 높은 잠재력을 직접적으로 입증한다. 본 수치 결과는 델라포사이트-CZTO가 향후 태양광 응용에 유망함을 시사한다.

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