Tin sulfide is an attractive absorber material for low-cost thin-film solar cells. Despite the ideal physical properties of bulk SnS, the photovoltaic conversion efficiencies achieved in devices to date have been no greater than 2%. Assessment of the valence band energy of the stable orthorhombic phase of SnS reveals a low ionisation potential (4.7 eV) in comparison to typical absorber materials (CdTe, CuInSe2, and Cu2ZnSnS4). A band mis-alignment is therefore predicted with commonly used back contact and buffer layers. Alternative configurations are proposed that should improve device performance.

1.
P.
Jackson
,
D.
Hariskos
,
E.
Lotter
,
S.
Paetel
,
R.
Wuerz
,
R.
Menner
,
W.
Wischmann
, and
M.
Powalla
,
Prog. Photovolt.
19
,
894
(
2011
).
2.
L. M.
Peter
,
Philos. Trans. R. Soc. A
369
,
1840
(
2011
).
3.
A.
Walsh
,
S.
Chen
,
S. H.
Wei
, and
X. G.
Gong
,
Adv. Energy Mater.
2
,
400
(
2012
).
4.
T. K.
Todorov
,
K. B.
Reuter
, and
D. B.
Mitzi
,
Adv. Mater.
22
,
E156
(
2010
).
5.
M.
Parenteau
and
C.
Carlone
,
Phys. Rev. B
41
,
5227
(
1990
).
6.
K. R.
Reddy
,
N. K.
Reddy
, and
R.
Miles
,
Sol. Energy Mater. Sol. C.
90
,
3041
(
2006
).
7.
M.
Devika
,
K. T. R.
Reddy
,
N. K.
Reddy
,
K.
Ramesh
,
R.
Ganesan
,
E. S. R.
Gopal
, and
K. R.
Gunasekhar
,
J. Appl. Phys.
100
,
023518
(
2006
).
8.
C. S.
Ferekides
,
U.
Balasubramanian
,
R.
Mamazza
,
V.
Viswanathan
,
H.
Zhao
, and
D. L.
Morel
,
Sol. Energy
77
,
823
(
2004
).
9.
E.
Guneri
,
F.
Gode
,
C.
Ulutas
,
F.
Kirmizigul
,
G.
Altindemir
, and
C.
Gumus
,
Chalcogenide Lett.
7
,
685
(
2010
).
10.
P.
Sinsermsuksakul
,
J.
Heo
,
W.
Noh
,
A. S.
Hock
, and
R. G.
Gordon
,
Adv. Energy Mater.
1
,
1116
(
2011
).
11.
P.
Sinsermsuksakul
,
K.
Hartman
,
S. B.
Kim
,
J.
Heo
,
L.
Sun
,
H. H.
Park
,
R.
Chakraborty
,
T.
Buonassisi
, and
R. G.
Gordon
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
053901
(
2013
).
12.
L. A.
Burton
and
A.
Walsh
,
J. Phys. Chem. C
116
,
24262
(
2012
).
13.
P.
Sinsermsuksakul
,
R.
Chakraborty
,
S. B.
Kim
,
S. M.
Heald
,
T.
Buonassisi
, and
R. G.
Gordon
,
Chem. Mater.
24
,
4556
(
2012
).
14.
T.
Chattopadhyay
,
J.
Pannetier
, and
H. G.
Von Schnering
,
J. Phys. Chem. Solids
47
,
879
(
1986
).
15.
J. P.
Perdew
,
A.
Ruzsinszky
,
G. I.
Csonka
,
O. A.
Vydrov
,
G. E.
Scuseria
,
L. A.
Constantin
,
X.
Zhou
, and
K.
Burke
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
136406
(
2008
).
16.
J.
Heyd
,
G. E.
Scuseria
, and
M.
Ernzerhof
,
J. Chem. Phys.
124
,
219906
(
2006
).
18.
M.
Shishkin
and
G.
Kresse
,
Phys. Rev. B
75
,
235102
(
2007
).
19.
G.
Kresse
and
J.
Furthmüller
,
Phys. Rev. B
54
,
11169
(
1996
).
20.
G.
Kresse
and
D.
Joubert
,
Phys. Rev. B
59
,
1758
(
1999
).
21.
A.
Maniopoulou
,
E. R. M.
Davidson
,
R.
Grau-Crespo
,
A.
Walsh
,
I. J.
Bush
,
C. R. A.
Catlow
, and
S. M.
Woodley
,
Comput. Phys. Commun.
183
,
1696
(
2012
).
22.
A. R. H. F.
Ettema
,
R. A.
de Groot
,
C.
Haas
, and
T. S.
Turner
,
Phys. Rev. B
46
,
7363
(
1992
).
23.
W.
Chen
and
A.
Pasquarello
,
Phys. Rev. B
86
,
035134
(
2012
).
24.
25.
B. R. K.
Ellmer
and
K.
Andreas
,
Transparent Conductive Zinc Oxide
(
Springer-Verlag
,
2008
).
26.
L. A.
Burton
and
A.
Walsh
,
J. Solid State Chem.
196
,
157
(
2012
).
27.
A.
Walsh
,
D. J.
Payne
,
R. G.
Egdell
, and
G. W.
Watson
,
Chem. Soc. Rev.
40
,
4455
(
2011
).
28.
G.
Teeter
,
J. Appl. Phys.
102
,
034504
(
2007
).
29.
Y.
Hinuma
,
F.
Oba
,
Y.
Kumagai
, and
I.
Tanaka
,
Phys. Rev. B
86
,
245433
(
2012
).
30.
J.
Vidal
,
S.
Lany
,
M.
d'Avezac
,
A.
Zunger
,
A.
Zakutayev
,
J.
Francis
, and
J.
Tate
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
032104
(
2012
).
31.
W.
Albers
,
C.
Haas
,
H. J.
Vink
, and
J. D.
Wasscher
,
J. Appl. Phys.
32
,
2220
(
1961
).
32.
Y.
Li
,
A.
Walsh
,
S.
Chen
,
W.
Yin
,
J.
Yang
,
J.
Li
,
J.
Da Silva
,
X.
Gong
, and
S.
Wei
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
212109
(
2009
).
33.
CRC Handbook of Chemistry and Physics
, 92nd ed. (
CRC Press
,
Boca Raton, FL
,
2011
2012
).
34.
Y.
Xu
and
M. A. A.
Schoonen
,
Am. Minerol.
85
,
543
(
2000
).
35.
R. K.
Swank
,
Phys. Rev.
153
,
844
(
1967
).
36.
Z.
Zhang
and
J. T.
Yates
,
Chem. Rev.
112
,
5520
(
2012
).
37.
J. J.
Scragg
,
J. T.
Watjen
,
M.
Edoff
,
T.
Ericson
,
T.
Kubart
, and
C.
Platzer-Bjorkman
,
J. Am. Chem. Soc.
134
,
19330
(
2012
).
38.
M.
Devika
,
N. K.
Reddy
,
F.
Patolsky
, and
K. R.
Gunasekhar
,
J. Appl. Phys.
104
,
124503
(
2008
).
You do not currently have access to this content.