第一性原理在钙钛矿中的应用研究进展

作者：曾奕瑾; 宗朔通^*

来源：材料导报, 2022, 36(08): 33-38.

• 钙钛矿
• 第一性原理
• 太阳能电池
• 光电特性

近年来钙钛矿材料成为太阳能电池领域的新星，其具有光电转化效率优异、光吸收能力强、量子效率高、载流子迁移率高以及发射波长可进行调节等优点，非常适合作为激光增益介质，可用于钙钛矿发光二极管、光电探测器、燃料电池等。近年来，第一性原理应用于钙钛矿的研究取得了许多成果。然而，钙钛矿材料也有缺陷，比如用于构建钙钛矿的元素大多为铅、砷、镓、碲、镉等有害金属元素。虽然目前已经有人试图用锡代替铅作为太阳能电池，但是效率仅为6%。如何用无害的元素构建钙钛矿，并提高其效率，是一个重大难题，因此研究者们通过掺杂、空位处理等方式对各类型的钙钛矿进行改良，以增加效率、提高品质等。研究人员还发现无空穴传输材料钙钛矿太阳能电池结构简单，制备步骤更加简化，性价比更高，是新型钙钛矿太阳能电池研究的重要方向。本文综述了近年来第一性原理在各类型钙钛矿材料研究方面的应用，主要包括各类型钙钛矿的结构与性质的计算研究，分析和总结了较前沿的研究方法和研究成果，详细介绍了各研究者对不同类型的钙钛矿进行的掺杂处理(可改良其性能),分析了改良过程，讨论了取得的新型成果并总结了研究特点，以期为今后的钙钛矿分析提供多种思路。

• 单位
  太原科技大学