近几十年来，能源短缺、气候变化和环境污染已成为全球性重大挑战，这促使人们迫切需要可持续的能源材料。在此背景下，具有优异光电子和热电性能的材料受到了广泛关注。卤化物双钙钛矿因其可调控的带隙和强大的光吸收能力而成为重要候选材料[1]。这类双钙钛矿的通用化学式为A2BB′X6，其中B和B′阳离子在由BX6/B′X6八面体构成的三维框架中有序排列，而A位阳离子则填充在空腔中，有助于稳定晶体结构[2]。近年来，由于双钙钛矿具备良好的光电子和热电性能，已被用于光伏[3]、光催化[4]以及发光二极管[5]等领域。虽然铅基钙钛矿具有较高的光伏转换效率，但其毒性限制了其更广泛的应用，因此人们开始寻找毒性更低的替代材料[6, 7]。正因如此，双卤化物钙钛矿在光电子[8, 9, 10, 11]、热电[12, 13, 14]应用以及热电装置[15]、光电探测器[16]、量子点[17, 18, 19]和发光二极管[20]等方面都引起了人们的兴趣。它们的带隙可在可见光到近红外区域进行调控，非常适合用于光学和能量转换应用[21, 22]。
2009年，Kojima、Miyasaka等人首次将有机-无机钙钛矿材料用作染料敏化太阳能电池中的可见光敏化剂[19]。但由于这些材料稳定性差且转换效率低，最初并未引起太多关注。后来，Kim、Park等人报道了一种全固态钙钛矿太阳能电池，其转换效率超过了9%，这一成果极大地提升了人们对钙钛矿光伏材料的兴趣[23]。目前，卤化物钙钛矿太阳能电池的转换效率已超过25%，显示出其在光伏领域的巨大潜力[24]。与此同时，第一性原理计算也为筛选卤化物双钙钛矿以及理解其在原子尺度上的结构、电子、光学和传输特性提供了有力工具。一些最新的理论研究也与本工作密切相关。Kumari等人研究了Na2AgSbX6（X = F, Cl, Br, I），发现其带隙在1.3至3.99电子伏特之间，认为该类材料适合用于光伏和热电应用筛选[12]。Ali等人研究了Li2AgAsZ6（Z = F, Cl, Br, I），发现氟、氯、溴和碘对应的间接带隙分别为2.35、2.08、1.57和1.05电子伏特，认为它们可用于能量收集应用[25]。Noor等人研究了A2ScInI6（A = Rb, Cs），探讨了其直接带隙及在可再生能源器件中的应用潜力[26]。Yu等人研究了Cs2AgBX6（B = In, Sb；X = F, Cl, Br, I），发现从氟到碘带隙逐渐减小[27]。Su等人表明，通过氯元素替代可以调控Cs2AgBiBr6-xClx混合卤化物双钙钛矿的带隙[28]。Anbarasan等人报道称，Cs2AgInX6（X = Cl, Br, I）的吸收系数可达到105厘米-1量级，为其在光伏领域的应用提供了依据[29]。Ali等人还报道了稳定的A2LiIO6（A = Sr, Ba）双钙钛矿，这类材料也表现出良好的光电子和热电响应特性[30]。
在最近的一些第一性原理研究中，K2AgSbX6系列中的多种化合物已经被研究过，尤其是其结构、电子、光学、光伏及传输相关特性。因此，本工作并非首次对这一系列化合物进行预测。它的意义在于，在相同的PBE-GGA水平下，对这些含氟、氯、溴和碘的化合物进行系统的对比分析，重点探讨带隙缩小、光学响应与基于CRTA的热电性能之间的关联。基于上述研究，本研究采用了密度泛函理论，对无铅卤化物双钙钛矿K2AgSbX6（X = F, Cl, Br, I）的结构、电子、光学及热电特性进行了研究。光学响应通过介电函数、折射率、反射率、光学导电率、吸收系数以及能量损失函数来分析，而热电响应则通过电导率、电子热导率、塞贝克系数、功率因子以及CRTA模型下的优值来研究。本研究旨在为无铅钙钛矿家族中的K2AgSbX6在光电子和热电应用领域的应用提供更清晰的对比视角。
