全无机钙钛矿太阳能电池材料CsPbI 2 Br的Mn掺杂机理及其与SnO 2 异质相界面的第一性原理研究

发布时间：2024-03-23 19:06

　　全无机钙钛矿材料CsPbX₃(X=I、Br、Cl)因其优良的热稳定性和光电性能备受薄膜太阳能电池研究者的关注。特别是CsPbI₂Br,较佳的禁带宽度(1.91 eV)和优异的稳定性使其成为最有发展潜力的全无机钙钛矿太阳能电池吸收层材料。目前,国内外的研究学者已经对CsPbI₂Br的元素掺杂和界面性质进行了广泛的实验研究,但是对于某些元素(如锰)掺杂CsPbI₂Br的方式及改性机制尚有争议,同时与吸收层有关的异质相界面的微观结构与性质仍需要深入的探索研究。为此,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法从原子和电子层次上深入研究了Mn掺杂CsPbI₂Br的微观机理、吸收层CsPbI₂Br/电子传输层SnO₂异质相界面的局域晶格结构和电子性质,以期为CsPbI₂Br电池材料的成分-结构设计提供理论依据和帮助。取得的主要结果如下:(1)CsPbI₂Br的电子结构计算表明,CsPbI_2<...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 全无机钙钛矿太阳能电池的基本介绍
        1.2.1 全无机钙钛矿材料简介
        1.2.2 全无机钙钛矿太阳能电池的基本结构和工作原理
    1.3 全无机钙钛矿太阳能电池的研究现状
        1.3.1 全无机钙钛矿CsPbX₃太阳能电池简介
        1.3.2 全无机钙钛矿CsPbI₂Br的研究现状
    1.4 课题的研究目的及意义
    1.5 本文研究的主要内容
第2章 理论基础与计算方法
    2.1 理论基础
        2.1.1 薛定谔方程
        2.1.2 密度泛函理论
        2.1.3 交换关联泛函
        2.1.4 自洽场方法
    2.2 计算方法
        2.2.1 电子结构
        2.2.2 线性光学性质计算
    2.3 计算与视图软件简介
        2.3.1 Vienna Ab-initio Simulation Package(VASP)
        2.3.2 Materials Studio(MS)
        2.3.3 Visualization for electronic and structural analysis(VESTA)
第3章 Mn掺杂CsPbI₂Br晶体结构和光电性质的第一性原理研究
    3.1 概述
    3.2 计算方法和模型
        3.2.1 计算方法
        3.2.2 计算模型
    3.3 计算结果分析
        3.3.1 CsPbI₂Br体相的晶体结构和电子结构
        3.3.2 Mn掺杂CsPbI₂Br的晶体结构和电子结构
        3.3.3 Mn掺杂CsPbI₂Br的光学性质
    3.4 本章小结
第4章 CsPbI₂Br/SnO₂ 异质相界面晶体结构和电子结构的第一性原理研究
    4.1 概述
    4.2 计算方法和模型
        4.2.1 计算方法
        4.2.2 计算模型
    4.3 计算结果分析
        4.3.1 CsPbI₂Br(100)和SnO₂(110)表面的晶体结构和电子结构
        4.3.2 CsPbI₂Br(100)/SnO₂(110)界面的晶体结构和电子结构
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录



本文编号：3936350