揭示Cs?SeCl?双钙钛矿在清洁能源领域的结构、电子、光学及传输特性

《Scientific Reports》：Unveiling the structural, electronic, optical, and transport properties of Cs?SeCl? double perovskite for clean energy

　　

摘要

随着对环保型能源材料需求的不断增加，人们越来越关注用于光伏和光电子应用的无铅卤化物双钙钛矿。在本研究中，我们利用WIEN2k框架下的密度泛函理论，系统地研究了Cs?SeCl?双钙钛矿的结构、电子、光学及传输特性。结构优化结果显示该物质具有稳定的立方相，其平衡晶格参数是通过总能量与体积拟合得到的。计算所得的弹性常数符合机械稳定性要求，表明该材料具有适中的刚性以及良好的延展性，非常适合用于薄膜器件制造。通过GGA和mBJ-GGA泛函进行的电子能带结构计算显示，该材料属于间接半导体，存在能带隙。电荷密度分析表明其具有离子-共价混合键特性，其中较强的Se-Cl共价键与离子性的Cs-Cl相互作用共同提升了材料的结构稳定性。其光学性质，包括介电函数、吸收系数、折射率、反射率以及能量损失函数，均显示出在可见光和紫外线区域有较强的吸收，这些吸收主要源于Cl 3p和Se 4p价态向Se 5s导带态的跃迁。声子色散关系验证了该材料的动态稳定性，而传输性质计算则表明它具有较好的热电响应潜力，塞贝克系数相当可观。此外，我们还对其进行了更全面的热电性能评估，包括功率因子、晶格热导率和总热导率以及优值ZT。总体而言，Cs?SeCl?作为一种环保型替代品，有望取代含铅钙钛矿，应用于可持续光电子领域。