第一性原理对CsSnBr3施加静水压力后光电性质的探究

CsSnBr3作为一种重要的钙钛矿太阳能电池材料已经被广泛研究. 基于密度泛函理论, 利用第一性原理来研究在不同静水压力下CsSnBr3的光电性质. 结果发现, 当压力为2.6 GPa时, CsSnBr3具有最佳光学带隙值1.34 eV, 因此, 本文只对比研究CsSnBr3在0和2.6 GPa静水压力下的光电性质. 当压力为2.6 GPa时, CsSnBr3具有更大的介电值、电导率、吸收系数及折射率, 吸收光谱有红移现象, 且其电子和空穴的有效质量、激子的结合能都比较小, 这表明CsSnBr3是一种高效的光吸收材料. 通过Born-Huang稳定标准判据, 容差因子T和声子谱有无虚频的三重计算, 发现在压力0和2.6 GPa下, CsSnBr3都是稳定的. 由加压前后CsSnBr3的弹性模量值可知他们都是偏软性的, 具有良好的延展性和各向异性. 加压后CsSnBr3的德拜温度和热容量很快趋于稳定, 与温度无关; 而焓和熵则随着温度升高而增加, 增加的幅度大于未加压的情况; 吉布斯自由能都呈现出降低的趋势, 未加压时降低得稍快. 本研究表明, 施加静水压力后的CsSnBr3是一种良好的光电材料, 适合用于钙钛矿太阳能电池.