适用于太阳能电池的新型无铅四元硫碘化物优异光电性能的第一性原理研究

有机-无机混合卤化钙钛矿因优异的光电性能和制备简易而受到了许多国内外科研人员关注。然而，有机-无机杂化卤化钙钛矿的稳定性不佳和铅的毒性限制了其商业应用。四元硫碘化物，由于ns²孤对阳离子和更强的金属-硫键，具有适当的带隙、高介电常数和良好的稳定性。本文提出了一种新的四元硫碘化物材料Ba₂BiS₂I₃以解决铅基钙钛矿所面临的稳定性和毒性问题。通过第一性原理计算，确定了该材料具有适当太阳能电池带隙、高介电常数、较小的有效质量和低激子结合能，有潜力成为新的优异光伏材料。此外，计算预测这些材料具有出色的光吸收性能。Ba₂BiS₂I₃的理论光谱极限最大效率超过28%。这项研究为无铅四元硫碘化物用于新的光伏材料提供了可能性。