利用Quantum ESPRESSO进行多结光伏电池优化的钙钛矿材料能带结构建模
材料科学
2025-01-15 v1 计算物理
摘要
事实证明，提高光伏转换效率是向可再生能源转型的关键因素。在光伏电池研究中，钙钛矿晶体与多结结构之间存在强烈的相互依赖关系。在现有文献中，将晶体几何结构与成分工程的研究与计算建模系统的表示相结合的研究尚不多见。在本文中，我们提出了一种快速发现高效钙钛矿基多结电池的新方法，特别是以硅作为低带隙吸收半导体材料。我们使用薛定谔材料科学Maestro软件对高效电池的潜在钙钛矿候选材料进行空间几何建模，优化晶胞的周期性边界条件以最小化边缘误差。利用基于密度泛函理论的能带结构计算，可以有效地近似PCE。经过对ibrav晶格参数和并行化的仔细调整，Quantum ESPRESSO被优化用于钙钛矿多结能带结构计算。在六种测试钙钛矿构型上的计算结果证明了我们提出的表示方法和方法的有效性与优越性，其中一种建模钙钛矿的计算效率约为46%，使其位居高效钙钛矿-硅多结电池的前列。借助这种方法，有望开发出易于制造、高效且经济的新一代光伏电池。
引用
@article{arxiv.2501.07760,
title = {Band Structure Modeling of Perovskite Materials with Quantum ESPRESSO for Multijunction Photovoltaic Cell Optimization},
author = {Sutharsika Kumar Kalaiselvi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.07760},
year = {2025}
}