基于第一性原理的无铅无机钙钛矿光电性能研究

发布时间：2021-10-27 16:37

　　绿色能源是近年来各行业领域的关注重点,其中又以太阳能的获取条件最为便利。钙钛矿太阳能电池由于光电性能发展飞速、制备简单且光吸收系数高等特点受到光伏领域研究者的关注。从钙钛矿太阳能电池面世至今的十余年间,其光电转化效率已然追上传统硅基太阳能电池,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的实验室测试结果更是有所超越。然而,其应用依旧存在诸多限制,例如制备中产生的有机废液、潮湿环境下材料稳定性差、材料所含有的毒性等。因此,无毒稳定钙钛矿材料成为新的研究热点。本文采用第一性原理的计算方法对三种无铅无机钙钛矿Cs₃Bi₂X₉（X:Cl,Br,I）进行理论研究,得到晶体结构的光电特性,界面稳定性以及表面结构对光电性能的影响,这将对材料的合成与应用提供理论支撑。（1）从机理上解析Cs₃Bi₂X₉（X:Cl,Br,I）晶体的光电性能并与实验结果相互印证。进行力学和电学的弛豫优化后,其能带结构、吸收光谱与已有实验数据定性吻合,验证计算可靠性。三种材料的禁带宽度分别为1.94eV、1.... 

【文章来源】：重庆理工大学重庆市

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 太阳能电池
    1.3 钙钛矿材料结构
    1.4 制约与前景
        1.4.1 有机钙钛矿材料的局限性
        1.4.2 无毒稳定钙钛矿材料
    1.5 本文主要内容
2 第一性原理计算理论基础
    2.1 凝聚态物质的Schr?dinger方程
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham方程
        2.2.4 交换关联函数以及密度近似理论
    2.3 计算软件及相关软件简介
    2.4 技术路线与方案
3 Cs_3Bi_2X_9(X:Cl,Br,I)钙钛矿晶体的光电特性
    3.1 引言
    3.2 计算方法与设置参数
    3.3 Cs_3Bi_2X_9(X:Cl,Br,I)单晶胞的晶体结构
    3.4 Cs_3Bi_2X_9(X:Cl,Br,I)单晶胞的能带结构及态密度
    3.5 Cs_3Bi_2X_9(X:Cl,Br,I)单晶胞的电子密度
    3.6 Cs_3Bi_2X_9(X:Cl,Br,I)单晶胞的光学性质
    3.7 本章小结
4 Cs_3Bi_2X_9(X:Cl,Br,I)界面结构特性的研究
    4.1 引言
    4.2 计算方法与设置参数
    4.3 Cs_3Bi_2Cl_9的界面结构特性
    4.4 Cs_3Bi_2Br_9的界面结构特性
    4.5 Cs_3Bi_2I_9的界面结构特性
    4.6 本章小结
5 Cs_3Bi_2X_9(X:Cl,Br,I)表面特性对光电性能的影响
    5.1 引言
    5.2 计算方法与设置参数
    5.3 Cs_3Bi_2X_9(X:Cl,Br,I)的表面
    5.4 表面几何结构
    5.5 Cs_3Bi_2X_9(X:Cl,Br,I)表面结构的能带结构及态密度
    5.6 Cs_3Bi_2X_9(X:Cl,Br,I)表面结构的电子密度
    5.7 Cs_3Bi_2X_9(X:Cl,Br,I)表面结构的光学性质
    5.8 本章小结
6 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果



本文编号：3461984