非绝热分子动力学模拟A位阳离子对钙钛矿热载流子弛豫的影响

钙钛矿具有优异的光学和电学性质,近年来成为太阳能电池领域的研究热点.大量实验报道钙钛矿热载流子弛豫时间变化顺序为CsPbBr 3>MAPbBr 3(MA=CH 3NH 3)>FAPbBr 3[FA=HC(NH 2)2],但A位阳离子(Cs+,MA+,FA+)对弛豫快慢的影响机制仍不明确.采用基于含时密度泛函理论的非绝热动力学方法研究了上述3种钙钛矿热电子和热空穴的能量弛豫动力学,计算得到的热载流子弛豫时间与实验结果吻合.结果表明,A位阳离子通过静电和氢键作用影响其与无机Pb—Br骨架的电子-振动耦合,使非绝热耦合强度遵从FAPbBr 3>MAPbBr 3>CsPbBr 3的变化趋势,进而使热载流子弛豫时间尺度变化趋势与之相同,表明合理选择A位阳离子可以优化钙钛矿太阳能电池的性能.