空气分子对碘化铅钙钛矿电子结构的关键影响

本文主要探讨了空气中的分子，特别是水分子（H₂O）、氧气分子（O₂）和氮气分子（N₂）对三种碘化铅钙钛矿（MAPbI₃、FAPbI₃和CsPbI₃）电子结构的影响。钙钛矿太阳能电池因其高效率、简单制备工艺和低成本，近年来受到科研领域的广泛关注。然而，要实现其商业化应用，材料在大气环境中的稳定性问题成为首要考虑因素。 通过第一性原理计算方法，研究者深入剖析了这些小分子如何穿透钙钛矿的晶格结构，并发现水分子是其中最容易侵入的一种。水分子的进入可能引起结构变化，从而对电子结构产生显著影响。相比之下，氧气分子对钙钛矿能带结构的影响更为显著，这表明氧气可能通过氧化反应影响材料的稳定性。 文章指出，当水分和氧气共同作用于有机钙钛矿时，可能会加速材料的降解和失去其电子结构的稳定性。这一发现对于优化钙钛矿太阳能电池的设计和稳定性的改进至关重要，因为了解空气中的分子如何影响材料性能有助于研发出能在实际环境中持久稳定的新型钙钛矿电池。 研究者强调了进行此类研究的重要性，即通过理论计算预测和控制环境因素对钙钛矿材料性能的影响，以确保它们在大气条件下能够维持高效且长久的光伏性能。此外，文中还提及了研究工作的资助背景，包括高等学校博士学科点专项科研基金，以及作者们的学术背景和联系方式，显示了研究团队的专业性和合作精神。 本文的核心内容在于揭示了空气中小分子对碘化铅钙钛矿电子结构的具体影响机制，为提升钙钛矿太阳能电池的环境适应性和使用寿命提供了理论依据。这对于推进钙钛矿技术的实际应用和发展具有重要意义。