本論文對鈣鈦礦太陽能電池進(jìn)行了第一性原理理論研究。本論文對鈣鈦礦CH_3NH_3PbI_3的毒性以及不穩(wěn)定性,提出了科學(xué)有效的解決方法,又研究了鈣鈦礦衍生化合物,并研究了將鈣鈦礦材料從間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋兜姆椒�。本論文主要�?nèi)容如下:(1)在以鈣鈦礦CH_3NH_3PbI_3為原型的基礎(chǔ)上,采用與Pb元素性質(zhì)相似的同族元素Ge元素,對材料中的Pb元素進(jìn)行替換,并對替換之后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬計算,對其帶隙值,電子性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的計算,結(jié)果表明,CH_3NH_3GeI_3具有合適的直接帶隙值,以及較高載流子遷移率等優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)。(2)為了更加深入的研究Ge元素是否能有效地對Pb元素進(jìn)行替換,并得到性質(zhì)優(yōu)良的鈣鈦礦太陽能電池吸收層材料,本文對CH_3NH_3GeI_3鈣鈦礦中I元素進(jìn)行了替換后得到CH_3NH_3GeCl_3和CH_3NH_3GeBr_3,并對其相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)研究比較。(3)研究了Cs_2BiAgCl_6和Cs_2BiAgBr_6雙鈣鈦礦材料的電子性質(zhì)及光學(xué)性質(zhì),采用施加應(yīng)變的方式將其從間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋?通過大量的計算研究對其轉(zhuǎn)變過程進(jìn)行了研究,為得到更加優(yōu)異的鈣鈦礦太陽能電池提供更多的理論支持。
【學(xué)位單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB34;TM914.4
【部分圖文】：

加上合成方法簡單，易封裝，成成為了太陽能電池領(lǐng)域內(nèi)一顆冉冉競爭者，鈣鈦礦太陽能電池CH3NH換效率發(fā)展迅速等優(yōu)點。但鈣鈦礦推廣，這是由于 Pb 是一種有毒元素bI3鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性也研人員經(jīng)過勤奮努力，提出了很多及鹵素的替換，也提出了很多類似H3NH3PbI3鈣鈦礦相媲美的化合物的性質(zhì)[24]，但是由于 Sn 并不穩(wěn)定優(yōu)異的元素。針對這一方法，本文不同鹵素進(jìn)行替換并計算。為了進(jìn)了和 CH3NH3PbI3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)相似的 CH3NH3PbI3相媲美乃至更好的鈣

來檢驗優(yōu)化后的模型結(jié)構(gòu)。容忍因子 t 的計算來自于以下公式[57]： AXBXt r r /2r r（2.1）中，rA, rB和 rX是對于鈣鈦礦分子式 ABX3中對應(yīng)原子的半徑。本章中，之前的文章中的數(shù)據(jù) MA+和 I-的有效半徑，對 t 進(jìn)行了計算，得出結(jié)果一般來說，t 在 0.97 1.03 的范圍內(nèi)可以達(dá)到經(jīng)驗上理想的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。AGeI3的結(jié)構(gòu)非常接近理想的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)�；蟮玫降姆�(wěn)定的幾何結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示，晶格常數(shù)列于表 2.1。為了的結(jié)果是否合理，我們通過分析 a，b，c 晶軸的勢能面來達(dá)到目的。每個能曲線是通過固定其他方向的晶格參數(shù)來計算的。由于計算的結(jié)果顯示的晶格常數(shù)的勢能是最低的，所以可以得出結(jié)論，我們優(yōu)化后的結(jié)果是MAGeI3的三種不同溫度下的結(jié)構(gòu)我們都進(jìn)行了優(yōu)化，并得出結(jié)果�？梢詡兊难芯砍晒蛯嶒灁�(shù)據(jù)是可以相匹配的，和實驗數(shù)據(jù)的相差在 1% ]。

礦 MAGeCl3的態(tài)密度圖。(a) MAGeCl3低溫狀態(tài)下正交晶系結(jié)構(gòu)溫狀態(tài)下四方晶系結(jié)構(gòu)態(tài)密度，(c) MAGeCl3高溫狀態(tài)下立方晶系S structures of (a) orthorhombic, (b) tetragonal, (c) cubic phases o
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