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1T‴ Transition-Metal Dichalcogenides: Strong Bulk Photovoltaic Effect for Enhanced Solar-Power Harvesting
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2020-04-27 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c02498 Haoqiang Ai 1 , Youchao Kong 2 , Di Liu 2 , Feifei Li 2 , Jiazhong Geng 2 , Shuangpeng Wang 2, 3 , Kin Ho Lo 1 , Hui Pan 2, 3
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2020-04-27 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c02498 Haoqiang Ai 1 , Youchao Kong 2 , Di Liu 2 , Feifei Li 2 , Jiazhong Geng 2 , Shuangpeng Wang 2, 3 , Kin Ho Lo 1 , Hui Pan 2, 3
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Ferroelectrics is expected to be an alternative to traditional solar cells, because its bulk photovoltaic effect (BPVE) may overcome the Shockley–Queisser limit. Here, we propose that a family of polar materials without centrosymmetry, distorted 1T (1T′′′) transition-metal dichalcogenides, shows a large BPVE in the infrared and visible light due to their moderate band gaps based on density-functional-theory (DFT) calculations. We find that the BPVEs in bulks are much higher than those in monolayers because of the smaller band gaps and more delocalized valence band states. We further show that strain engineering serves as an efficient strategy to enhance the BPVE of 1T′′′-MoS2 bulk. The shift-current responses in the bulks spotlight their potential for applications into solar energy harvesting. This work provides the theoretical evidence of BPVE in 1T′′′ transition-metal dichalcogenides and guidance on the design of novel materials with an enhanced BPVE for green-energy technologies.
中文翻译：
1T‴过渡金属硫属元素化物：增强光伏发电的强大本体光伏效应
铁电体有望替代传统太阳能电池，因为其体光伏效应（BPVE）可能会克服Shockley–Queisser的限制。在这里，我们建议基于密度泛函理论，一类没有中心对称性的极性材料，扭曲的1T（1T'''）过渡金属二卤化物在红外和可见光中显示出大的BPVE，这是由于它们具有中等的带隙（ DFT）计算。我们发现，由于较小的带隙和更离域的价带态，整体中的BPVE比单层的BPVE高得多。我们进一步表明，应变工程是增强1T''-MoS 2 BPVE的有效策略块。主体中的移位电流响应突出了其在太阳能收集中的应用潜力。这项工作为1T'''过渡金属二卤化物中的BPVE提供了理论依据，并为设计用于绿色能源技术的增强BPVE的新型材料提供了指导。
更新日期：2020-04-27
中文翻译：
1T‴过渡金属硫属元素化物：增强光伏发电的强大本体光伏效应
铁电体有望替代传统太阳能电池，因为其体光伏效应（BPVE）可能会克服Shockley–Queisser的限制。在这里，我们建议基于密度泛函理论，一类没有中心对称性的极性材料，扭曲的1T（1T'''）过渡金属二卤化物在红外和可见光中显示出大的BPVE，这是由于它们具有中等的带隙（ DFT）计算。我们发现，由于较小的带隙和更离域的价带态，整体中的BPVE比单层的BPVE高得多。我们进一步表明，应变工程是增强1T''-MoS 2 BPVE的有效策略块。主体中的移位电流响应突出了其在太阳能收集中的应用潜力。这项工作为1T'''过渡金属二卤化物中的BPVE提供了理论依据，并为设计用于绿色能源技术的增强BPVE的新型材料提供了指导。
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