金盏花钙钛矿表面附近点缺陷性质的调制

人们越来越认识到，金盏花钙钛矿中的表面和界面缺陷与bulk缺陷具有不同的行为。然而，从bulk行为向表面行为的过渡以及表面影响的空间范围尚不清楚。为此，我们对甲基硝酸铅氟化物和碟盆钙钛矿中的氟化物空位和嵌置缺陷进行了第一性原理计算，考察了从表面到bulk不同深度的缺陷，绘制了深度依赖性行为图。我们发现，缺陷形成能随着缺陷从表面向bulk移动而遵循饱和指数曲线。利用第一性原理计算得到的缺陷形成能，我们通过计算每个缺陷相关的衰减长度来定量化表面影响的范围。发现甲基硝酸铅氟化物中带负电的氟化物空位与bulk缺陷形成能之差可达1.12 eV，导致表面富集缺陷。通过分析受损结构，我们发现bulk和表面缺陷性质差异的结果是不同的键长，以及在某些情况下，键合和配位环境的改变。最后，我们确定缺陷跃迁能级随层索引变化，这可能导致非辐射复合材增加。我们的发现为纳入空间依赖缺陷密度和跃迁能级的非辐射损失在钙钛矿太阳能电池中进行系统性处理指明了道路。