基于BiFeO3的无机光伏电池:自发极化、晶格匹配、光极化及其与光伏性能的关系

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摘要

无机钙钛矿铁电氧化物具有比有机-无机杂化型钙钛矿化合物更稳定的特点。然而,基于这些材料的太阳能电池能量转换效率并不高。本文作者通过构建基于铁酸铋的一系列太阳能电池,采用密度泛函结合非平衡格林函数的方法,研究了铁电自发极化、铁酸铋与电极材料的晶格匹配以及极化光等三种因素对太阳能电池光伏性能的影响。结果表明:(1)相比于铁电自发极化,铁酸铋的带隙对光电流的影响更大;(2)在钛酸锶材料作为电极的情况下,铁酸铋中的特定离子与之接触,会使电池的光电流达到更大值;(3)偏振方向垂直于自发极化方向的偏振光作为光源,会使光电流增大。上述研究结果有助于更深一步理解基于铁酸铋太阳能电池的效率问题。

此项研究使用 QuantumATK 构造了典型的界面、器件体系并使用DFT-NEGF方法计算了光电流。

参考