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Pressure‐Induced Structural Evolution and Bandgap Optimization of Lead‐Free Halide Double Perovskite (NH4)2SeBr6
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-01-27 , DOI: 10.1002/advs.201902900 Lingrui Wang 1 , Panpan Yao 1 , Fei Wang 2 , Shunfang Li 2 , Yaping Chen 3 , Tianyu Xia 1 , Erjia Guo 4 , Kai Wang 3 , Bo Zou 3 , Haizhong Guo 1, 5
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-01-27 , DOI: 10.1002/advs.201902900 Lingrui Wang 1 , Panpan Yao 1 , Fei Wang 2 , Shunfang Li 2 , Yaping Chen 3 , Tianyu Xia 1 , Erjia Guo 4 , Kai Wang 3 , Bo Zou 3 , Haizhong Guo 1, 5
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Lead‐free halide double perovskites (HDPs) are promising candidates for high‐performance solar cells because of their environmentally‐friendly property and chemical stability in air. The power conversion efficiency of HDPs‐based solar cells needs to be further improved before their commercialization in the market. It requires a thoughtful understanding of the correlation between their specific structure and property. Here, the structural and optical properties of an important HDP‐based (NH4)2SeBr6 are investigated under high pressure. A dramatic piezochromism is found with the increase in pressure. Optical absorption spectra reveal the pressure‐induced red‐shift in bandgap with two distinct anomalies at 6.57 and 11.18 GPa, and the energy tunability reaches 360 meV within 20.02 GPa. Combined with structural characterizations, Raman and infrared spectra, and theoretical calculations using density functional theory, results reveal that, the first anomaly is caused by the formation of a Br‐Br bond among the [SeBr6]2− octahedra, and the latter is attributed to a cubic‐to‐tetragonal phase transition. These results provide a clear correlation between the chemical bonding and optical properties of (NH4)2SeBr6. It is believed that the proposed strategy paves the way to optimize the optoelectronic properties of HDPs and further stimulate the development of next‐generation clear energy based on HDPs solar cells.
中文翻译：
无铅卤化物双钙钛矿 (NH4)2SeBr6 的压力诱导结构演化和带隙优化
无铅卤化物双钙钛矿（HDP）因其环保特性和在空气中的化学稳定性而成为高性能太阳能电池的有希望的候选者。基于 HDP 的太阳能电池的功率转换效率在其商业化之前需要进一步提高。它需要对它们的特定结构和属性之间的相关性有深入的了解。在此，研究了一种重要的 HDP 基 (NH 4 ) 2 SeBr 6在高压下的结构和光学性质。随着压力的增加，发现了显着的压致变色现象。光学吸收光谱揭示了压力引起的带隙红移，在 6.57 和 11.18 GPa 处有两个明显的异常，能量可调性在 20.02 GPa 内达到 360 meV。结合结构表征、拉曼光谱和红外光谱以及密度泛函理论计算，结果表明，第一个异常是由[SeBr 6 ] 2−八面体之间形成Br-Br键引起的，而后者是由[SeBr 6 ] 2−八面体之间形成Br-Br键引起的。归因于立方相到四方相变。这些结果提供了(NH 4 ) 2 SeBr 6的化学键和光学性质之间的清晰相关性。人们相信，所提出的策略为优化HDP的光电特性并进一步刺激基于HDP太阳能电池的下一代清洁能源的发展铺平了道路。
更新日期：2020-01-27
中文翻译：
无铅卤化物双钙钛矿 (NH4)2SeBr6 的压力诱导结构演化和带隙优化
无铅卤化物双钙钛矿（HDP）因其环保特性和在空气中的化学稳定性而成为高性能太阳能电池的有希望的候选者。基于 HDP 的太阳能电池的功率转换效率在其商业化之前需要进一步提高。它需要对它们的特定结构和属性之间的相关性有深入的了解。在此，研究了一种重要的 HDP 基 (NH 4 ) 2 SeBr 6在高压下的结构和光学性质。随着压力的增加，发现了显着的压致变色现象。光学吸收光谱揭示了压力引起的带隙红移，在 6.57 和 11.18 GPa 处有两个明显的异常，能量可调性在 20.02 GPa 内达到 360 meV。结合结构表征、拉曼光谱和红外光谱以及密度泛函理论计算，结果表明，第一个异常是由[SeBr 6 ] 2−八面体之间形成Br-Br键引起的，而后者是由[SeBr 6 ] 2−八面体之间形成Br-Br键引起的。归因于立方相到四方相变。这些结果提供了(NH 4 ) 2 SeBr 6的化学键和光学性质之间的清晰相关性。人们相信，所提出的策略为优化HDP的光电特性并进一步刺激基于HDP太阳能电池的下一代清洁能源的发展铺平了道路。
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