Первопринципное исследование легирования углеродом при адсорбции кислорода на поверхности BaTiO3 (001)

Аннотация

Твердотельные тонкопленочные фотоэлектрические технологии перспективны для преобразования солнечной энергии в электрическую, чтобы удовлетворить потребности мировой экономики в энергии. Новые тонкопленочные солнечные элементы, такие как органические солнечные элементы, солнечные элементы с красителями и перовскитные
солнечные элементы, стали эффективными подходами к их проектированию. Такие функциональные материалы должны быть конкурентоспособными по сравнению с устоявшимися технологиями, такими как кремниевые солнечные элементы, в дополнение к простоте методов их применения и меньшему количеству производственных затрат при их проектировании, а также эффективности преобразования энергии. Тонкопленочные технологии в настоящее время являются одним из основных направлений в исследованиях фотоэлектрической пленки из-за впечатляющего роста производительности за несколько лет исследований. Различные подходы
были использованы для обеспечения долгосрочной работы и повышения энергетической эффективности перовскитных солнечных элементов. Для устойчивого функционирования солнечных элементов наиболее эффективным является легирование элементами на основе углерода.
В работе теоретический исследуется каталитическая роль углерода на поверхности ВаТіО3 в сочетании метода теории функционала плотности с методом псевдопотенциала в базисе плоских волн. На основе теории функционала плотности был исследован процесс адсорбции атомарного и молекулярного кислорода на чистой и допированной (001) поверхности титаната
бария в тетрагональной фазе. Наиболее эффективными положениями для адсорбции углерода на TiO2
– терминированной (001) поверхности были положения «над ионом Ti». На чистой поверхности энергия адсорбции была -0,5 эВ для атомарного кислорода, адсорбированного вблизи энергетически эффективного места, определенного для углерода, и -2,12 эВ для
молекулярного. Для атомарного кислорода, адсорбированного на поверхности, легированной
углеродом, энергия адсорбции уменьшилась на -0,2 эВ, а для молекулярного-на -0,4 эВ.