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当光伏材料遇上了铁电

近年来以有机-无机杂化钙钛矿CH3NH3PbI3为代表的卤族钙钛矿光伏材料因其极高的光电转换效率而备受人们的关注。在卤族钙钛矿家族中,无机碘化物钙钛矿CsSnI3有着与CH3NH3PbI3相似的电子态性质和晶体结构,因而有望成为环境友好的钙钛矿光伏材料。然而已知的CsSnI3的光电转换效率却不及CH3NH3PbI3的1/10,如何才能提高该材料的能量转换效率呢?


西安交通大学缑高阳点击查看介绍课题组与美国西北大学James M. Rondinelli研究组合作,利用第一性原理计算,首次在卤族钙钛矿体系中引入了铁电极化,并提出利用铁电极化来有效地分离光激发下产生的电子-空穴对,进而增强材料的光电转换效率的概念。理论计算表明,通过阳离子替代,A位有序的双钙钛矿(Cs/Rb)SnI3具有室温下稳定的铁电极化,并且拥有与CsSnI3相似的半导体特性。因此,双钙钛矿(Cs/Rb)SnI3有望成为首个铁电卤族钙钛矿光伏材料。


上述工作发表于Inorganic Chemistry。该工作得到国家自然科学家基金和973项目的大力支持。


该论文作者为:Gaoyang Gou, Joshua Young, Xian Liu, James M. Rondinelli

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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.inorgchem.6b01701

Interplay of Cation Ordering and Ferroelectricity in Perovskite Tin Iodides: Designing a Polar Halide Perovskite for Photovoltaic Applications

Inorg. Chem., 2016, DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b01701


缑高阳博士简介

缑高阳,西安交通大学前沿科学技术研究院特聘研究员。2009年于中国科学技术大学取得博士学位,2009年至2011年在美国宾夕法尼亚大学从事博士后研究工作,2012年2月起就职于西安交通大学。

http://www.x-mol.com/university/faculty/26877

课题组主页:

http://gr.xjtu.edu.cn/web/gaoyang


课题组的主要研究方向包括,复杂钙钛矿氧化物体系的电子结构计算和基于第一性原理的钙钛矿能源材料的理论设计。已发表SCI论文多篇,包括以第一/通讯作者发表的J. Am. Chem. Soc.ACS NanoNano EnergyACS Appl. Mater. InterfacesPhys. Rev. B等。合作发表的文章包括NatureNature CommunicationAdv. Funct. Mater.等。


近期,课题组在铁电光伏材料设计方面的工作还包括:设计出具有稳定铁电极化和大光吸收系数的钙钛矿铁电硫化物, Ruddlesden-Popper Perovskite Sulphides  A3B2S7: A New Family of Ferroelectric Photovoltaic Materials for the Visible Spectrum, Nano Energy, 2016, 22, 507-513.


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