鈣鈦礦型CH3NH3MX3的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文鈣鈦礦型CH3NH3MX3的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的第一性原理研究First—principlesofStructuralandElectronicPropertiesforPeroVsl‘ite一鑼peCH3NH3MX3學(xué)號(hào)：21202054大連理工大學(xué)DalianUniVersityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來(lái)，新型全固態(tài)太陽(yáng)能電池，以其成本低、環(huán)境友好等特點(diǎn)，引起國(guó)內(nèi)外科研工作者極大的興趣。在短短

2、的四年內(nèi)，以鹵化物鈣鈦礦CH3NH3MX3(M_Sn、Pb，X=I、Br、CD晶體作為吸光材料的太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)從38％猛增至19％。更有專家預(yù)言，此類太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率會(huì)達(dá)到50％。因此，了解這類光吸收材料的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)，對(duì)于特定屬性的有機(jī)／無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料的分子設(shè)計(jì)是十分重要的。然而到目前為止，對(duì)這類鈣鈦礦理論計(jì)算的報(bào)道卻很少。本文使用MaterialStudio軟件中CASTEP和DMol3模塊對(duì)最近被應(yīng)用到鈣鈦

3、礦型太陽(yáng)能電池中的結(jié)構(gòu)式為CH3NH3PbX3(x=I、Br、C1)、CH3NH3SIll3的一系列有機(jī)／無(wú)機(jī)類雜化鈣鈦礦進(jìn)行了第一性原理的計(jì)算，研究了鹵化物、金屬對(duì)材料電子學(xué)性能的影響，通過(guò)計(jì)算來(lái)分析哪種材料更適合作為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的吸光層。本文主要工作：(1)建立不同系列的結(jié)構(gòu)模型，采用不同的泛函對(duì)所選取的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化，從而選出最適合此類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的泛函；(2)采用第一性原理的計(jì)算方法，計(jì)算各體系的電子能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、電子

4、布居、紫外可見(jiàn)光吸收光譜等；(3)對(duì)各體系在Mull婦n電荷、能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度及載流子濃度等方面所產(chǎn)生的差異進(jìn)行詳細(xì)的分析。比較不同泛函對(duì)鹵化物鈣鈦礦晶體CH3NH3MX3的結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化結(jié)果發(fā)現(xiàn)：密度泛函理論可以用來(lái)對(duì)CH3NH3MX3進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和能帶及電荷分析，而PW9l／GGA的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值最接近；分別計(jì)算不同鹵族元素和金屬離子的鹵化物鈣鈦礦晶體CH3NH3MX3，的能帶結(jié)構(gòu)并分析其電子特性發(fā)現(xiàn)：材料的帶隙值受無(wú)機(jī)元中金屬離子