为可再生能源应用优化无铅双钙钛矿K2NaBiZ6（Z = Br, I）的光电和热电性能：基于第一性原理密度泛函理论的研究

《Energy Technology》：Tailoring the Optoelectronic and Thermoelectric Properties of Lead-Free Double Perovskites K2NaBiZ6 (Z?=?Br, I) for Renewable Energy Applications: A First-Principles Density Functional Theory Investigation

无铅双钙钛矿K?NaBiZ?（Z=Br,I）通过密度泛函理论及半经典传输计算，系统研究了机械稳定性、电子输运特性、光电器件适用性及热电性能。材料带隙分别为2.99/2.90 eV（Br）和2.15/1.95 eV（I），ZT值达0.69-0.72，强可见光吸收证实其光电器件潜力，热性能参数为应用提供理论支撑。

　　

摘要

无铅双钙钛矿因其在多种先进技术中的潜力而受到广泛关注，这些技术包括固态照明、热电系统和光伏应用。本研究基于密度泛函理论和半经典传输计算，对无机双钙钛矿K₂NaBiZ₆（Z = Br, I）的物理性质进行了全面探讨。研究分析了K₂NaBiBr₆和K₂NaBiI₆的机械、电子、光学和传输特性，以评估其在光电设备和太阳能应用中的潜力。交换-相关效应采用广义梯度近似（GGA）和Perdew–Burke–Ernzerhof（PBE）泛函进行建模。计算得到的K₂NaBiBr₆的间接带隙分别为2.99 eV和2.90 eV，而K₂NaBiI₆的间接带隙分别为2.15 eV和1.95 eV（分别使用PBE-GGA和PBE + SOC方法）。机械性能评估证实了这些材料的稳定性，表明它们具有实验合成的潜力。光学性能通过介电常数、吸收系数、折射率和反射率等关键参数进行了评估。在可见光谱中观察到的强吸收峰表明这些化合物是光电应用的有希望的候选材料。材料的传输特性通过电导率、热导率、塞贝克系数和无量纲优值（ZT）等参数进行了分析。在200–1200 K的温度范围内，基于溴的化合物的ZT值约为0.69，基于碘的化合物的ZT值为0.72。为了研究热行为，使用准谐波Debye模型确定了热容（C_v）、熵（S）和德拜温度（θ^D）等性质。此外，传输数据表明K₂NaBiZ₆（Z = Br, I）表现为p型半导体，这突显了其在热电应用中的潜力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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