甲胺铅碘/石墨烯异质结界面稳定性及电学性质

发布时间：2022-10-19 17:24

　　钙钛矿太阳能电池作为一种非常有潜力的新型太阳能电池,其不断攀升的光电转换效率引起了人们的广泛关注。然而,高效钙钛矿太阳能电池所采用的光吸收层材料甲胺铅碘（CH₃NH₃PbI₃,也即MAPbI₃）极其不稳定,特别是在潮湿环境下,导致器件光电转换效率在短时间内发生剧烈衰减。这表明水分子在MAPbI₃降解过程中扮演了重要角色,然而关于水分子在MAPbI₃表面的吸附状态还不是很明确。另外,实验上报道称石墨烯的加入提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性和光电性能,但是微观层面上的解释还比较缺乏。为此,本文采用基于第一性原理的密度泛函理论,试图通过研究水分子在MAPbI₃（001）表面的吸附行为来理解MAPbI₃在降解初期的情况。同时,研究了石墨烯在提高MAPbI₃在潮湿环境下稳定性的作用机制,并通过界面调控提高MAPbI₃/石墨烯异质结界面的载流子分离效率。以下为具体的研究内容及结论:1... 

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 钙钛矿晶体结构
    1.3 钙钛矿太阳能电池器件结构
    1.4 钙钛矿太阳能电池的研究进展
    1.5 MAPbI_3 的稳定性及其界面研究
    1.6 本论文的研究目的与意义
第2章 理论基础与计算方法
    2.1 引言
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.2 Kohn-Sham方程
        2.2.3 交换关联泛函
    2.3 平面波赝势方法
    2.4 第一性原理的计算流程与软件介绍
        2.4.1 第一性原理计算流程
        2.4.2 计算软件介绍
    2.5 本章总结
第3章 MAPbI_3(001)表面及水分子的吸附
    3.1 引言
    3.2 计算方法与物理模型
    3.3 MAPbI_3 的体相及(001)表面结构
        3.3.1 MAPbI_3 的体相结构
        3.3.2 MAPbI_3 的(001)表面结构
    3.4 水分子在MAPbI_3(001)表面的吸附
        3.4.1 水分子吸附对MAPbI_3(001)表面结构的影响
        3.4.2 水分子吸附对MAPbI_3(001)表面电学性质的影响
    3.5 本章总结
第4章 潮湿环境下石墨烯对MAPbI_3的保护作用
    4.1 引言
    4.2 计算方法与物理模型
    4.3 水分子在MAPbI_3/石墨烯异质结界面的吸附
    4.4 水分子吸附对MAPbI_3/石墨烯异质结电学性质的影响
    4.5 本章总结
第5章 MAPbI_3/石墨烯异质结界面相互作用、电学性质
    5.1 引言
    5.2 计算方法与物理模型
    5.3 MAPbI_3/石墨烯异质结的界面相互作用
    5.4 MAPbI_3/石墨烯异质结的能带结构
    5.5 MAPbI_3/石墨烯异质结界面电荷分析
    5.6 MAPbI_3/石墨烯异质结的带边调制
    5.7 本章总结
第6章 总结
参考文献
致谢
附录1:本论文的支撑材料
附录2:攻读硕士学位期间取得成果



本文编号：3693795