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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 1/2019

17.11.2018

Electronic and optical behaviors of methylammonium and formamidinium lead trihalide perovskite materials

verfasst von: H. El-Ghtami, A. Laref, S. Laref

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 1/2019

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Abstract

Methylammonium (MA) and formamidinium (FA) lead trihalide perovskites, such as MAPbI3, and FAPbI3 materials are propitious contenders for solar cells and photovoltaic functionalities because they illustrate band gaps of about 1.5 eV or more. Herein, we scrutinized the electronic structures and optical features of MAPbI3 and FAPbI3 halide perovskites using full-potential linearized augmented plane-wave calculations. The structural parameters were acquired using the generalized gradient approximation. The FAPbI3 halide perovskite was found to display lower stability than the MAPbI3 material. The total and partial density of states (DOS) were established for these two halide perovskites, in order to reveal the DOS localization for each atomic element by employing the modified Becke–Johnson (TB-mBJ) potential for the exchange–correlation term. The overall optical spectra were also examined over photon energy for these promising systems, involving the dielectric function, absorption coefficient, optical reflectivity, refractive index, and electron energy-loss function. The results of our theoretical investigations are in accordance with the currently published experimental evidence and should be effective in generating novel materials with tremendous functionalities in photovoltaic devices.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat A. Kojima, M. Ikegami, K. Teshima, T. Miyasaka, Chem. Lett. 41, 397 (2012)CrossRef A. Kojima, M. Ikegami, K. Teshima, T. Miyasaka, Chem. Lett. 41, 397 (2012)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Z. Xiao, C. Bi, Y. Shao, Q. Dong, Q. Wang, Y. Yuan, C. Wang, Y. Gao, J. Huang, Energy Environ. Sci. 7, 2619 (2014)CrossRef Z. Xiao, C. Bi, Y. Shao, Q. Dong, Q. Wang, Y. Yuan, C. Wang, Y. Gao, J. Huang, Energy Environ. Sci. 7, 2619 (2014)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat A. Abate, M. Saliba, D.J. Hollman, S.D. Stranks, K. Wojciechowski, R. Avolio, G. Grancini, A. Petrozza, H.J. Snaith, Nano Lett. 14(6), 3247 (2014)CrossRef A. Abate, M. Saliba, D.J. Hollman, S.D. Stranks, K. Wojciechowski, R. Avolio, G. Grancini, A. Petrozza, H.J. Snaith, Nano Lett. 14(6), 3247 (2014)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat G.E. Epron, V.M. Burlakov, A. Goriely, H.J. Snaith, ACS Nano 8, 591 (2014)CrossRef G.E. Epron, V.M. Burlakov, A. Goriely, H.J. Snaith, ACS Nano 8, 591 (2014)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat J.H. Noh, S.H. Im, J.H. Heo, T.N. Mandal, S.I. Seok, Nano Lett., 13, 1764 (2013)CrossRef J.H. Noh, S.H. Im, J.H. Heo, T.N. Mandal, S.I. Seok, Nano Lett., 13, 1764 (2013)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat D. Bi, S.J. Moon, L. Haggman, G. Boschloo, L. Yang, E.M.J. Johansson, M.K. Nazeerudin, M. Graetzel, RSC Adv. 3, 18762 (2013)CrossRef D. Bi, S.J. Moon, L. Haggman, G. Boschloo, L. Yang, E.M.J. Johansson, M.K. Nazeerudin, M. Graetzel, RSC Adv. 3, 18762 (2013)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat J. Shi, J. Dong, S. Lv, Y. Xu, L. Zhu, J. Xiao, X. Xu, H. Wu, D. Li, Q. Meng, Appl. Phys. Lett. 104, 063901 (2014)CrossRef J. Shi, J. Dong, S. Lv, Y. Xu, L. Zhu, J. Xiao, X. Xu, H. Wu, D. Li, Q. Meng, Appl. Phys. Lett. 104, 063901 (2014)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat G.E. Epron, S.D. Stranks, C. Manelaou, M.B. Johnston, L.M. Herz, H.J. Snaith, Energy Environ. Sci. 7, 982 (2014)CrossRef G.E. Epron, S.D. Stranks, C. Manelaou, M.B. Johnston, L.M. Herz, H.J. Snaith, Energy Environ. Sci. 7, 982 (2014)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat S. Pang, H. Hu, J. Zhang, S. Lv, Y. Yu, F. Wei, T. Qin, H. Xu, Z. Liu, G. Cui, Chem. Mater. 26, 1485 (2014)CrossRef S. Pang, H. Hu, J. Zhang, S. Lv, Y. Yu, F. Wei, T. Qin, H. Xu, Z. Liu, G. Cui, Chem. Mater. 26, 1485 (2014)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat S. Aharon, B.E. Cohen, L. Etgar, J. Phys. Chem. C118, 17160 (2014) S. Aharon, B.E. Cohen, L. Etgar, J. Phys. Chem. C118, 17160 (2014)
12.
Zurück zum Zitat L. Barnea-Nehoshtan, S. Kirmayer, E. Edri, G. Hodes, D. Cahen, J. Phys. Chem. Lett. 5, 2408 (2014)CrossRef L. Barnea-Nehoshtan, S. Kirmayer, E. Edri, G. Hodes, D. Cahen, J. Phys. Chem. Lett. 5, 2408 (2014)CrossRef
13.
15.
17.
Zurück zum Zitat S. Collavini, S.F. Völker, J.L. Delgado, Angew. Chem. Int. Ed. 54(34), 9757 (2015)CrossRef S. Collavini, S.F. Völker, J.L. Delgado, Angew. Chem. Int. Ed. 54(34), 9757 (2015)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat R. Dong, Y. Fang, J. Chae, J. Dai, Z. Xiao, Q. Dong, Y. Yuan, A. Centrone, X.C. Zeng, J. Huang, Adv. Mater. 27, 1912 (2015)CrossRef R. Dong, Y. Fang, J. Chae, J. Dai, Z. Xiao, Q. Dong, Y. Yuan, A. Centrone, X.C. Zeng, J. Huang, Adv. Mater. 27, 1912 (2015)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat M. Saliba, W. Zhang, V.M. Burlakov, S.D. Stranks, Y. Sun, J.M. Ball, M.B. Johnston, A. Goriely, U. Wiesner, H.J. Snaith, Adv. Funct. Mater. 25, 5038 (2015)CrossRef M. Saliba, W. Zhang, V.M. Burlakov, S.D. Stranks, Y. Sun, J.M. Ball, M.B. Johnston, A. Goriely, U. Wiesner, H.J. Snaith, Adv. Funct. Mater. 25, 5038 (2015)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat J.P.C. Baena, L. Steier, W. Tress, M. Saliba, S. Neutzner, T. Matsui, F. Giordano, T.J. Jacobsson, A.R.S. Kandada, S.M. Zakeeruddin, A. Petrozza, A. Abate, M.K. Nazeeruddin, M. Gratzel, A. Hagfeldt, Energy Environ. Sci. 8, 2928 (2015)CrossRef J.P.C. Baena, L. Steier, W. Tress, M. Saliba, S. Neutzner, T. Matsui, F. Giordano, T.J. Jacobsson, A.R.S. Kandada, S.M. Zakeeruddin, A. Petrozza, A. Abate, M.K. Nazeeruddin, M. Gratzel, A. Hagfeldt, Energy Environ. Sci. 8, 2928 (2015)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat S. Yakunin, M. Sytnyk, D. Kriegner, S. Shrestha, M. Richter, G.J. Matt, H. Azimi, C.J. Brabec, J. Stangl, M.V. Kovalenko, W. Heiss, Nat. Photonics 9, 444 (2015)CrossRef S. Yakunin, M. Sytnyk, D. Kriegner, S. Shrestha, M. Richter, G.J. Matt, H. Azimi, C.J. Brabec, J. Stangl, M.V. Kovalenko, W. Heiss, Nat. Photonics 9, 444 (2015)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Li. Hangqian, Li. Shipin, Y. Wang, H. Savari, M. Wang, Z. Chen, Solar Energy 126, 243–251 (2016)CrossRef Li. Hangqian, Li. Shipin, Y. Wang, H. Savari, M. Wang, Z. Chen, Solar Energy 126, 243–251 (2016)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat C.C. Stoumpos, C.D. Malliakas, M.G. Kanatzidis, Inorg. Chem. 52, 9019–9038 (2013)CrossRef C.C. Stoumpos, C.D. Malliakas, M.G. Kanatzidis, Inorg. Chem. 52, 9019–9038 (2013)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat M.M. Lee, J. Teuscher, T. Miyasaka, T.N. Murakami, H. Snaith, J. Sci. 338, 643–647 (2012) M.M. Lee, J. Teuscher, T. Miyasaka, T.N. Murakami, H. Snaith, J. Sci. 338, 643–647 (2012)
27.
29.
30.
Zurück zum Zitat Y.Y. Dang, Y. Liu, Y.X. Sun, D.S. Yuan, X.L. Liu, W.Q. Lu, G.F. Liu, H.B. Xia, X.T. Tao, CrystEngComm 17, 665 (2015)CrossRef Y.Y. Dang, Y. Liu, Y.X. Sun, D.S. Yuan, X.L. Liu, W.Q. Lu, G.F. Liu, H.B. Xia, X.T. Tao, CrystEngComm 17, 665 (2015)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Q. Dong, Y. Fang, Y. Shao, P. Mulligan, J. Qiu, L. Cao, J. Huang, Science 347, 96 (2015) Q. Dong, Y. Fang, Y. Shao, P. Mulligan, J. Qiu, L. Cao, J. Huang, Science 347, 96 (2015)
32.
Zurück zum Zitat G.A.H. Wetzelaer, M. Scheepers, A.M. Sempere, C. Momblona, J. Ávila, H.J. Bolink, Adv. Mater. 27, 1837 (2015)CrossRef G.A.H. Wetzelaer, M. Scheepers, A.M. Sempere, C. Momblona, J. Ávila, H.J. Bolink, Adv. Mater. 27, 1837 (2015)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat R.K. Misra, S. Aharon, B. Li, D. Mogilyansky, I. Visoly-Fisher, L. Etgar, E.A. Katz, J. Phys. Chem. Lett. 6, 326 (2015)CrossRef R.K. Misra, S. Aharon, B. Li, D. Mogilyansky, I. Visoly-Fisher, L. Etgar, E.A. Katz, J. Phys. Chem. Lett. 6, 326 (2015)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat K. Korshunova, L. Winterfeld, W.J.D. Beenken, E. Runge, Phys. Status Solidi B 253, 1907 (2016)CrossRef K. Korshunova, L. Winterfeld, W.J.D. Beenken, E. Runge, Phys. Status Solidi B 253, 1907 (2016)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat J. Shamsi, A.L. Abdelhady, S. Accornero, M. Arciniegas, L. Goldoni, A.R.S. Kandada, A. Petrozza, L. Mann, ACS Energy Lett. 1, 1042 (2016)CrossRef J. Shamsi, A.L. Abdelhady, S. Accornero, M. Arciniegas, L. Goldoni, A.R.S. Kandada, A. Petrozza, L. Mann, ACS Energy Lett. 1, 1042 (2016)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat S. Yang, Y. Wang, P. Liu, Y.-B. Cheng, H.J. Zhao, H.G. Yang, Nat. Energy 1, 15016 (2016)CrossRef S. Yang, Y. Wang, P. Liu, Y.-B. Cheng, H.J. Zhao, H.G. Yang, Nat. Energy 1, 15016 (2016)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat Q. Han, S.-H. Bae, P. Sun, Y.-T. Hsieh, Y.M. Yang, Y.S. Rim, H. Zhao, Q. Chen, W. Shi, G. Li, Y. Yang, Adv. Mater. 28, 2253 (2016)CrossRef Q. Han, S.-H. Bae, P. Sun, Y.-T. Hsieh, Y.M. Yang, Y.S. Rim, H. Zhao, Q. Chen, W. Shi, G. Li, Y. Yang, Adv. Mater. 28, 2253 (2016)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat A.A. Zhumekenov, M.I. Saidaminov, M.A. Haque, E. Alarousu, S.P. Sarmah, B. Murali, I. Dursun, X.-H. Miao, A.L. Abdelhady, T. Wu, O.F. Mohammed, O. M. Bakr, ACS Energy Lett. 1, 32 (2016)CrossRef A.A. Zhumekenov, M.I. Saidaminov, M.A. Haque, E. Alarousu, S.P. Sarmah, B. Murali, I. Dursun, X.-H. Miao, A.L. Abdelhady, T. Wu, O.F. Mohammed, O. M. Bakr, ACS Energy Lett. 1, 32 (2016)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat S. Bai, N. Cheng, Z. Yu, P. Liu, C. Wang, X.Z. Zhao, Electrochim. Acta 190, 775 (2016)CrossRef S. Bai, N. Cheng, Z. Yu, P. Liu, C. Wang, X.Z. Zhao, Electrochim. Acta 190, 775 (2016)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat P. Blaha, K. Schwarz, G.K.H. Madsen, D. Kvasnicka, J. Luitz, WIEN2K, An Augmented Plane Wave Plus Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties (Vienna University of Technology, Vienna, 2001) P. Blaha, K. Schwarz, G.K.H. Madsen, D. Kvasnicka, J. Luitz, WIEN2K, An Augmented Plane Wave Plus Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties (Vienna University of Technology, Vienna, 2001)
43.
Zurück zum Zitat J.P. Perdew, S. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 78, 1386 (1997)CrossRef J.P. Perdew, S. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 78, 1386 (1997)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat W. Huang, J.S. Manser, P.V. Kamat, S. Ptasinska, Chem. Mater. 28, 303 (2016)CrossRef W. Huang, J.S. Manser, P.V. Kamat, S. Ptasinska, Chem. Mater. 28, 303 (2016)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat C.C. Stoumpos, C.D. Malliakas, M.G. Kanatzidis, Inorg. Chem. 52, 9019 (2013)CrossRef C.C. Stoumpos, C.D. Malliakas, M.G. Kanatzidis, Inorg. Chem. 52, 9019 (2013)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat M.T. Weller, O.J. Weber, J.M. Frost, A.J. Walsh, Phys. Chem. Lett. 6, 3209 (2015)CrossRef M.T. Weller, O.J. Weber, J.M. Frost, A.J. Walsh, Phys. Chem. Lett. 6, 3209 (2015)CrossRef
49.
Zurück zum Zitat A. Binek, F.C. Hanusch, P. Docampo, T. Bein, J. Phys. Chem. Lett. 6, 1249 (2015)CrossRef A. Binek, F.C. Hanusch, P. Docampo, T. Bein, J. Phys. Chem. Lett. 6, 1249 (2015)CrossRef
50.
51.
Zurück zum Zitat Y. Wang, T. Sun, D.J. Yang, H.W. Liu, H.M. Zhang, X.D. Yao, H.J. Zhao, Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 2333 (2012)CrossRef Y. Wang, T. Sun, D.J. Yang, H.W. Liu, H.M. Zhang, X.D. Yao, H.J. Zhao, Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 2333 (2012)CrossRef
52.
Zurück zum Zitat Y. Wang, H.M. Zhang, P.R. Liu, X.D. Yao, H.J. Zhao, RSC Adv. 3, 8777 (2013)CrossRef Y. Wang, H.M. Zhang, P.R. Liu, X.D. Yao, H.J. Zhao, RSC Adv. 3, 8777 (2013)CrossRef
Metadaten
Titel
Electronic and optical behaviors of methylammonium and formamidinium lead trihalide perovskite materials
verfasst von
H. El-Ghtami
A. Laref
S. Laref
Publikationsdatum
17.11.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 1/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-0340-2

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