Análisis de Perovskitas libres de plomo a base de Cesio-Estaño por simulaciones en computadora

Resumen

Las celdas solares de perovskita se basan en la fórmula ABX3 donde A corresponde al material orgánico (comúnmente CH3NH3) B es el material inorgánico (Pb) y X es el halógeno (I, Br o Cl). Este tipo de celdas solares han atraído mucha atención en los últimos años debido a su rápido incremento en la eficiencia de fotoconversión (~25%), además de excelentes propiedades ópticas y viabilidad económica. En este trabajo, presentamos simulaciones y modelado computacional de las estructuras cristalinas de perovskita CsSnX3. Encontramos propiedades optoelectrónicas de esta estructura de perovskita, como la brecha energética. El software de simulación Materials Studio se usó para diseñar las estructuras cristalinas, mientras que el módulo CASTEP se usó para estimar la brecha prohibida. Este módulo emplea un algoritmo basado en la teoría funcional de densidad (DFT). El compuesto CsSnX3 busca mejorar la durabilidad de las celdas de perovskita al ser inorgánico, y se reemplaza el Pb por Sn para disminuir la toxicidad.

Palabras clave: Perovskita, CsSnX3, Simulación, Materials Studio.

Perovskite solar cells are based on the ABX3 formula where A corresponds to the organic material (commonly CH3NH3) B is the inorganic material (Pb) and X is the halogen (I, Br or Cl). This type of solar cell has attracted much attention in recent years due to its rapid increase in photoconversion efficiency (~25%), as well as excellent optical properties and economic viability. In this work, we present simulations and computational modeling of the crystalline structures of perovskite CsSnX3. We find optoelectronic properties of this perovskite structure, such as the energy gap. The Materials Studio simulation software was used to design the crystal structures, while the CASTEP module was used to estimate the bandgap. This module uses an algorithm based on density functional theory (DFT). The CsSnX3 compound seeks to improve the durability of perovskite cells as it is inorganic, and Pb is replaced by Sn to decrease toxicity.

Keywords: Perovskite, CsSnX3, Simulation, Materials Studio.