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作者：卢辉东;彭化宇;于乐;韩红静;潘孝军;周莲;
单位：青海大学能源与电气工程学院;
摘要：无铅金属卤化物双钙钛矿由无毒元素组成、在空气中稳定且具有长的载流子寿命，铋基Cs_2MBiX_6(M=Cu、Ag、Au, X=Cl、Br、I)双钙钛矿具有优异光伏特性材料的物理性质。为分析不同无铅金属卤化物对电池性能的影响，采用第一性原理计算了Cs_2AgBiI_6、Cs_(2 )AuBiCl_6、Cs_2CuBiBr_6和Cs_2AgBiBr_6的稳定性、能带结构和光学性质。利用等效光学导纳法分析了由FTO/c-TiO_2/Cs_2MBiX_6/spiro-OMeTAD/Au组成的钙钛矿电池性能，计算了4种材料的吸收率、载流子收集效率、外量子效率，并与传统的甲脒铅碘进行了对比，分析了相应材料构成的太阳能电池的短路电流密度和伏安特性曲线。结果表明：吸收层厚度等于0.6μm时，以Cs_2AgBiI_6、Cs_2AuBiCl_6、Cs_2CuBiBr_6和Cs_2AgBiBr_6制备的钙钛矿太阳能电池短路电流密度分别为27.6、26.0、22.3和10.9 mA/cm~2,对应开路电压为0.83、0.87、1.08和1.1 V,器件的光电转换效率依次是19.3%、16.6%、21.3%和10.9%。研究发现4种材料均具有良好的热力学稳定性、合适的带隙和可见光范围内(～10~(5 )cm~(-1))的高吸收系数，由相应材料构成的电池具有优异的光电转换效率。
关键词：第一性原理计算;;电子结构;;光电性质;;钙钛矿太阳能电池
基金资助：青海省科技计划项目(2022-ZJ-762)
