بررسی خواص مکانیکی، گرمایی و صوتی ترکیبات CsPbX3 (X=Br, I) با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی

پروسکیت های هالیدی بازدهی بسیار بالایی در یاخته های خورشیدی دارند، اما دگرگونی ساختار در اثر تغییر دمای سطح که به دلیل تجمع گرمایی تابش های خورشیدی است، از مهم ترین نقاط ضعف آن هاست. تحلیل ساختار و ترابرد گرمایی می تواند در افزایش بازدهی مفید باشد. در این مقاله خواص مکانیکی، صوتی و گرمایی پروسکیت های CsPbI3 و CsPbBr3 در حالت مکعبی شکل با استفاده از نظریه تابعی چگالی، در تقریب شیب تعمیم یافته (PBE-GGA) بررسی شدند. ثابت های کشسانی با استفاده از روش تنش کرنش به دست آمدند. با استفاده از ثابت های کشسانی، پایداری مکانیکی، ناهمسانگردی، ضرایب کشسانی، دمای دبای و سرعت انتشار صدا در بلور بررسی شدند. دو ماده علی رغم داشتن پایداری در شرایط ایستا به دلیل ناهمسانگردی بالا (حدود 2/9) در کاربردهای صنعتی امکان ناپایداری دارند. CsPbBr3 نسبت به CsPbI3 با داشتن دمای دبای120 و 101 کلوین و سرعت انتشار صدای 1774 و 1587 متر بر ثانیه علاوه بر پیوندهای قوی تری بین عناصر سازنده دارای ترابرد فونونی بالاتری نیز هست. رسانندگی گرمایی با استفاده از الگوی اسلک مورد بررسی قرار گرفت که برای CsPbBr3 و CsPbI3 به ترتیب برابر با W/mK 0/394 و 0/274 به دست آمد. رسانندگی گرمایی بالاتر ماده CsPbBr3 به دلیل تجمع گرمایی کم تر روی سطح، می تواند این ماده را به گزینه مناسب تر کاربرد در یاخته های خورشیدی معرفی کند.