基于第一性原理研究用于光伏应用的三角晶系CsGeX3（X=Cl，Br，I）的结构、力学及光电性质

《Next Materials》：First-principles study of structural, mechanical and optoelectronic properties of trigonal CsGeX 3 (X = Cl, Br, I) for photovoltaic application

　　

摘要

针对无毒的无机三角卤化物钙钛矿基太阳能电池的光电特性研究备受关注。本研究从第一性原理角度全面分析了CsGeX₃（X = Cl、Br、I）在光伏应用中的结构、力学、电子及光学特性。通过玻恩稳定性准则对CsGeX₃（X = Cl、Br、I）的力学稳定性进行了研究分析，结果表明这些化合物均处于三角相状态且满足玻恩稳定性准则。计算得到的电子能带结构显示，CsGeCl₃、CsGeBr₃和CsGeI₃这三种钙钛矿的直接带隙分别约为2.9、1.8和1.2。本研究结果表明，所有CsGeX₃（X = Cl、Br、I）化合物都具有较高的折射率，在可见光和紫外光区域具有较高的光学导电性，其数值大小顺序为CsGeI₃ > CsGeBr₃ > CsGeCl₃。卤化物钙钛矿的吸收光谱也遵循相同的顺序，即CsGeI₃ > CsGeBr₃ > CsGeCl₃，这一现象反映出它们的带隙能量逐渐减小，吸收强度逐渐增强，由此可知CsGeI₃是最适合用于可见光光伏应用的材料。

Vincent Makhanu Wakoli|George S. Manyali|Michael Nakitare Waswa|Job W. Wafula