1. 研究目的与意义
钙钛矿太阳能材料是目前光伏领域比较热门的研究课题,由于BaTiO3和PbTiO3块材能隙都要3.5eV左右, 而对太阳光中吸收率比较高的对应的是可见光部分,所以材料应用的角度,需要对BaTiO3薄膜的能隙进行调控, 理论上2009年JACS上发表文章在PTO中掺入Ni, Pb, Pt,可以有效地调节材料的能隙变小, 我们想进行一些研究。我们的研究有着重要的学术价值和应用意义,可以锻炼学习积极性,并且让学习和具体的工业化大生产的前沿应用紧密结合起来。
2. 研究内容和预期目标
本课题主要研究在BTO薄膜中插入电子掺杂或空穴,可以有效的调整BTO薄膜表面的电子结构。1997年德国科学家在PRB上报导,BTO薄膜的表面是导电的,我们通过电子掺杂或者空穴掺杂,可以把表面调整为绝缘态,这样可以增加太阳能的吸收效率,而且从表面到薄膜深处,可以形成梯度的能隙,最近在其它材料(GaN—CH3NH3SnI3-h-BN-CH3NH3Pb3-xBrx—HTM/GA)里有报道发现梯度带隙钙钛矿太阳能电池转换效率可以达到18.4%，最后通过第一性计算的方法来研究薄膜材料的物理性能有个基本的认识。
3. 研究的方法与步骤
以BaTiO3薄膜为原型，在其中插入LaO原子层,或直接插入电子,对结构进行第一性计算，画出各层的电子态密度分布(PDOS), 对相关计算结果进行仔细分析。方法是利VASP软件对系统进行模拟，并对数值计算结果，包括电子态密度，能带，材料的极化等结果进行分析和可视化。阅读外文文献，熟悉Linux操作系统，学会安装FORTRAN计算软件，ORIGIN画图等软件。最后根据计算结果得出结论，即分析电子掺杂或空穴掺杂对体系的能隙影响, 特别是对表面层的电子结构的影响，对通过第一性计算的方法来研究薄膜材料的物理性能有个基本的认识。
4. 参考文献
1 mitsutaro umehara*, shin tajima, yuko aoki, yasuhiko takeda, and tomoyoshi motohiro ,
sn1- xgexs3solar cells fabricated with a graded bandgap structure[j], applied physics express 9, 072301 (2016).
5. 计划与进度安排
(1) 2022.12.6 — 2022.2.20联系指导老师，收集资料
(2) 2022.2.20 — 2022.3.05 老师下达毕业任务书
(3) 2022.3.01 — 2022.3.12完成开题报告
