陕西师范大学学报(自然科学版)

作者：卢辉东, 彭化宇, 于乐, 韩红静, 潘孝军, 周莲

单位：青海大学能源与电气工程学院,青海西宁810016

关键词：第一性原理计算,电子结构,光电性质,钙钛矿太阳能电池

基金：青海省科技计划项目(2022-ZJ-762)

无铅金属卤化物双钙钛矿由无毒元素组成、在空气中稳定且具有长的载流子寿命,铋基Cs2MBiX6(M=Cu、Ag、Au,X=Cl、Br、I)双钙钛矿具有优异光伏特性材料的物理性质。为分析不同无铅金属卤化物对电池性能的影响,采用第一性原理计算了Cs2AgBiI6、Cs2 AuBiCl6、Cs2CuBiBr6和Cs2AgBiBr6的稳定性、能带结构和光学性质。利用等效光学导纳法分析了由FTO/c-TiO2/Cs2MBiX6/spiro-OMeTAD/Au组成的钙钛矿电池性能,计算了4种材料的吸收率、载流子收集效率、外量子效率,并与传统的甲脒铅碘进行了对比,分析了相应材料构成的太阳能电池的短路电流密度和伏安特性曲线。结果表明:吸收层厚度等于0.6 μm时,以Cs2AgBiI6、Cs2AuBiCl6、Cs2CuBiBr6和Cs2AgBiBr6制备的钙钛矿太阳能电池短路电流密度分别为27.6、26.0、22.3和10.9 mA/cm2,对应开路电压为0.83、0.87、1.08和1.1 V,器件的光电转换效率依次是19.3%、16.6%、21.3%和10.9%。研究发现4种材料均具有良好的热力学稳定性、合适的带隙和可见光范围内(~105 cm-1)的高吸收系数,由相应材料构成的电池具有优异的光电转换效率。

来源：2025年第4期

《陕西师范大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

查看陕西师范大学学报(自然科学版)杂志2025年第4期