【摘 要】
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光伏领域在近年来迎来了蓬勃的发展,然而现有的光伏材料都不可避免的存在一些问题,学者们一方面对已有光伏材料进行改进,同时又致力于新光伏材料的探索研究。本论文利用第一性原理系统的研究了Mg3NF3同系列化合物A3MX3（A=Mg,Ca,Sr,Ba;M=N,P,As,Sb;X=F,Cl,Br,I）的光电性能,从带隙、理论光电转换效率（SLME）以及稳定性三个筛选条件出发筛选出了3种具有优异光伏性能且稳定
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光伏领域在近年来迎来了蓬勃的发展,然而现有的光伏材料都不可避免的存在一些问题,学者们一方面对已有光伏材料进行改进,同时又致力于新光伏材料的探索研究。本论文利用第一性原理系统的研究了Mg3NF3同系列化合物A3MX3（A=Mg,Ca,Sr,Ba;M=N,P,As,Sb;X=F,Cl,Br,I）的光电性能,从带隙、理论光电转换效率（SLME）以及稳定性三个筛选条件出发筛选出了3种具有优异光伏性能且稳定性良好的光吸收材料:Ba3PI3、Ba3AsI3和Ba3SbI3。并对这些化合物的光伏性能,缺陷性质展开了系统的研究。详细研究内容如下:我们利用第一性原理系统的计算了无机A3MX3（A=Mg,Ca,Sr,Ba;M=N,P,As,Sb;X=F,Cl,Br,I）系列材料的能带电子结构,通过带隙筛选出了18种具有合适带隙的光吸收材料,通过光吸收谱、SLME、筛选出了10种SLME大于24.5%的新材料,又利用分子动力学稳定性以及分解焓计算筛选出了3种稳定且高效的光吸收材料Ba3PI3、Ba3AsI3和Ba3SbI3。计算这三种材料的能带对称性发现其为直接带隙半导体且价带顶存在奇宇称（Γ4—）,在导带底存在偶宇称（Γ5+）,对称性分析可知跃迁允许且具有极高的跃迁几率P2,证明其优异的光电性能来源于其独特的电子结构。计算了Ba3SbI3的化学势相图、缺陷形成能和跃迁能级发现无论是在富碘还是在富钡化学势条件下替位缺陷ISb都具有最低的缺陷形成能,且为浅能级缺陷,其缺陷性质由替位缺陷ISb主导,且具有很好的缺陷容忍性。并且在富钡条件下,填隙缺陷Bai可以自发生成,为浅能级施主缺陷,且跃迁能级钉扎在导带底附近,可以用来作为n型半导体。最后计算了Cu离子注入过程对材料光电性能的影响。
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