CuBiI 三元化合物晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)及光電性能第一性原理研究*

王蘭 程思遠(yuǎn) 曾航航 謝聰偉龔元昊 鄭植 范曉麗?

1) (西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院, 凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西安 710072)

2) (西北工業(yè)大學(xué)瑪麗女王工程學(xué)院, 西安 710127)

3) (許昌大學(xué)先進(jìn)材料與能源學(xué)院, 表面微納米材料研究所, 河南省微納米儲(chǔ)能與轉(zhuǎn)換材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 許昌 461000)

(2021 年1 月22 日收到; 2021 年5 月21 日收到修改稿)

1 引 言

作為新興的三元金屬鹵化物光電材料, 甲基銨碘化鉛(MAPbI3)引起了人們的廣泛關(guān)注. 在過去十年中, 其功率轉(zhuǎn)換效率迅速提高, 目前已超過25.7%[1-3]. 然而, MAPbI3的空氣不穩(wěn)定性及鉛的高毒性阻礙了其商業(yè)化應(yīng)用[4,5]. 人們嘗試用其他金屬, 如Sn, Ge, Sb 和Bi 來取代三元金屬鹵化物中的鉛[6-9]. Sn2+, Ge2+離子在潮濕環(huán)境下容易發(fā)生氧化, 致使Sn 基和Ge 基鹵化物太陽能電池的功率轉(zhuǎn)化效率降低[10,11]. Bi 基金屬鹵化物因其優(yōu)良的空氣穩(wěn)定性得到了廣泛的研究[12-19], 值得注意的是, 三元金屬鹵化物AgBiI 具有多種組分比結(jié)構(gòu)(AgBiI4, AgBi2I7, Ag2BiI5, Ag3BiI6, AgBi3I10)、合適的光學(xué)帶隙(1.71—1.83 eV)、寬的光吸收譜[15-19].

Lu 等[15]用溶液法合成了一種環(huán)境友好、性能穩(wěn)定的全無機(jī)鹵化鉍銀AgBiI4太陽能吸收層材料, 表現(xiàn)出優(yōu)異的空氣穩(wěn)定性. Kulkarni 等[16]采用溶劑工程技術(shù)在較低溫度下獲得均勻無針孔的AgBi2I7薄膜, 組裝成的太陽能電池具有光、熱和濕度的長期穩(wěn)定性. Ramachandrana 等[17]通過溶解碘化銀和碘化鉍后真空退火制備碘化銀鉍薄膜,X 射線衍射分析表明薄膜結(jié)構(gòu)為Ag2BiI5, 具有1.71 eV 的帶隙, 使用其組裝成的可見光探測(cè)器表現(xiàn)出良好的響應(yīng)性、靈敏度和入射光強(qiáng)度依賴性.Yi 等[19]報(bào)道了一種用于太陽能電池的新型Bi 基類……