Lead-free perovskite compounds CsSn1−xGexI3−yBry explored for superior visible-light absorption

文献情報

出版日 2021-06-18
DOI 10.1039/D1CP00024A
インパクトファクター 3.676
著者

Junli Chang, Liping Jiang, Guangzhao Wang, Wei Zhao, Yuhong Huang


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要旨

Hybrid perovskites are favoured over other numerous optoelectronic materials, thanks to their rapidly enhanced power conversion efficiency (PCE) and facile processing. At present, future developments are seriously hampered by the high toxicity of heavy metals and poor stability. Inorganic lead-free perovskites, CsSn1−xGexI3−yBry, are herein explored for superior optical performance by first-principles calculations based on density functional theory (DFT). It is unveiled that the valence band maximum (VBM) is mainly occupied by the p-orbit of halide ions, while the conduction band minimum (CBM) is composed of the p-orbit of the metal ion. Moreover, Bader charge analysis shows that CsSn0.5Ge0.5I3 corresponds to the most obvious charge transfer compared to the others. The defect formation energy indicates that perovskite compounds CsSn1−xGexI3−yBry, are more easily synthesized than the series CsSn1−xGexI3, and the physically accessible area is also determined in the coordinate system defined by the chemical potential change of the host atoms, ΔμSn and ΔμI. Additionally, the absorption spectra show that among the doped compounds of the form CsSn0.5Ge0.5I3−yBry, perovskite CsSn0.5Ge0.5I2Br is superior in terms of optical response in the visible-light range. The results shed a new light on the study of highly efficient and stable lead-free perovskite-based solar cells (PSCs).

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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