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摘要
近年来,利用Ge元素替代Pb元素是实现高性能低铅钙钛矿的有效手段之一,但是Ge2+在空气中易被氧化的特性严重阻碍了这类钙钛矿太阳能电池的应用。主要是因为Ge替代Pb之后,Cs Pb1-xGexBr3的价带顶升高并超过了水的氧化势,从而表面的Ge2+容易被吸附在其上的水分子氧化。本文通过理论仿真发现Cu的缺电子性质能够降低表面电子积累,因此在CsPb1-xGexBr3的表面掺入Cu可以使CsPb1-xGexBr3的表面能级降低至水的氧化势之下,进而有效的抑制了Ge2+被表面的水氧化为Ge4+,从而改善了其在空气中的稳定性。从能量的角度来看,Cu更倾向于分布在钙钛矿表面,并且使钙钛矿的表面能更低,进而使表面更加稳定。从结构的角度来看,Cu在表面会引入晶格收缩,可以抑制表面的氧气和水分子扩散进入钙钛矿体内。同时适量Cu掺杂有利于进一步提高CsPb1-xGexBr3光吸收强度。本文研究最终可以为实现高性能的低铅钙钛矿提供有益的参考和指导。
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