高立科 赵先豪 刁心峰 唐天宇 唐延林†

1) (贵州大学大数据与信息工程学院, 贵阳 550025)

2) (贵州大学物理学院, 贵阳 550025)

3) (贵州师范学院物理与电子科学学院, 贵阳 550018)

CsSnBr3作为一种重要的钙钛矿太阳能电池材料已经被广泛研究.基于密度泛函理论, 利用第一性原理来研究在不同静水压力下CsSnBr3的光电性质.结果发现, 当压力为2.6 GPa时, CsSnBr3具有最佳光学带隙值1.34 eV, 因此, 本文只对比研究CsSnBr3在0和2.6 GPa静水压力下的光电性质.当压力为2.6 GPa时, CsSnBr3具有更大的介电值、电导率、吸收系数及折射率, 吸收光谱有红移现象, 且其电子和空穴的有效质量、激子的结合能都比较小, 这表明CsSnBr3是一种高效的光吸收材料.通过Born-Huang 稳定标准判据, 容差因子T和声子谱有无虚频的三重计算, 发现在压力0和2.6 GPa下, CsSnBr3都是稳定的.由加压前后CsSnBr3的弹性模量值可知他们都是偏软性的, 具有良好的延展性和各向异性.加压后CsSnBr3的德拜温度和热容量很快趋于稳定, 与温度无关; 而焓和熵则随着温度升高而增加, 增加的幅度大于未加压的情况; 吉布斯自由能都呈现出降低的趋势, 未加压时降低得稍快.本研究表明, 施加静水压力后的CsSnBr3是一种良好的光电材料, 适合用于钙钛矿太阳能电池.

1 引 言

近十年来, 有机-无机杂化卤化物钙钛矿及相关材料因具有高吸收系数、合适的带隙宽度、优异的载流子迁移率、较长的载流子寿命和较低的成本等优点而备受关注[1-6].最新研究表明, 他们具有接近24%的光电转换效率(photoelectric conversion efficiency, PCE)[7], 已经被广泛应用于太阳能……