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时间域第一性原理模拟揭示铯钛卤化物双钙钛矿中掺杂剂对电子-空穴复合的调控：共掺杂优于单掺杂

DOI：10.1021/acs.jpclett.8b03356 期刊：The Journal of Physical Chemistry Letters 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 我们采用非绝热（NA）分子动力学结合含时密度泛函理论，模拟了本征及掺杂的无铅双钙钛矿Cs2TiBr6中的电子-空穴复合过程。研究表明：用硅和/或氯部分替代钛和/或溴可延长载流子寿命。值得注意的是，尽管掺杂不会改变Cs2TiBr6的本征带隙，但能避免深能级陷阱——通过减小电子-空穴波函数重叠降低非绝热电子-声子耦合，以及由轻掺杂剂诱导的快声子模式加速退相干，从而抑制电子-空穴复合。更重要的是，共掺杂可降低硅的形成能并实现更高掺杂浓度，有望进一步延长寿命。本研究为设计高性能全无机无铅钙钛矿太阳能电池提供了通过共掺杂减少能量损失的有效策略。
作者： Lu Qiao，Wei-Hai Fang，Run Long
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究单掺杂和共掺杂对Cs2TiBr6钙钛矿中非辐射电子-空穴复合的影响，以延长载流子寿命并降低钙钛矿太阳能电池中的能量损失。

研究成果

研究表明，无论是单掺杂还是硅和/或氯的共掺杂，都能抑制Cs2TiBr6钙钛矿中的非辐射电子-空穴复合，从而延长载流子寿命。共掺杂尤其有效，因为它降低了硅的形成能，允许更高的掺杂浓度并进一步延长寿命。这为设计高性能、无铅且能量损失更低的钙钛矿太阳能电池提供了一种有前景的策略。

研究不足

该研究仅限于理论模拟，未包含实验验证。重点关注特定掺杂剂（硅和氯）及其对Cs2TiBr6的影响，可能未涵盖所有潜在掺杂剂或钙钛矿材料。

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