鈣鈦礦型CH3NH3MX3的結構和電子性質的第一性原理研究.pdf

1、碩士學位論文鈣鈦礦型CH3NH3MX3的結構和電子性質的第一性原理研究First—principlesofStructuralandElectronicPropertiesforPeroVsl‘ite一鑼peCH3NH3MX3學號：21202054大連理工大學DalianUniVersityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要近年來，新型全固態(tài)太陽能電池，以其成本低、環(huán)境友好等特點，引起國內外科研工作者極大的興趣。在短短

2、的四年內，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能電池的光電轉換效率已經(jīng)從38％猛增至19％。更有專家預言，此類太陽能電池的光電轉換效率會達到50％。因此，了解這類光吸收材料的結構和電子性質，對于特定屬性的有機／無機鈣鈦礦材料的分子設計是十分重要的。然而到目前為止，對這類鈣鈦礦理論計算的報道卻很少。本文使用MaterialStudio軟件中CASTEP和DMol3模塊對最近被應用到鈣鈦

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

4、布居、紫外可見光吸收光譜等；(3)對各體系在Mull婦n電荷、能帶結構、態(tài)密度及載流子濃度等方面所產(chǎn)生的差異進行詳細的分析。比較不同泛函對鹵化物鈣鈦礦晶體CH3NH3MX3的結構模型優(yōu)化結果發(fā)現(xiàn)：密度泛函理論可以用來對CH3NH3MX3進行結構計算和能帶及電荷分析，而PW9l／GGA的計算結果與實驗值最接近；分別計算不同鹵族元素和金屬離子的鹵化物鈣鈦礦晶體CH3NH3MX3，的能帶結構并分析其電子特性發(fā)現(xiàn)：材料的帶隙值受無機元中金屬離子