بررسی خواص مکانیکی، گرمایی و صوتی ترکیبات cspbx3 (x=br, i) با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی

پروسکیت‌های هالیدی بازدهی بسیار بالایی در یاخته‌های خورشیدی دارند، اما دگرگونی ساختار در اثر تغییر دمای سطح که به‌دلیل تجمع گرمایی تابش‌های خورشیدی است، از مهم‌ترین نقاط ضعف آن‌هاست. تحلیل ساختار و ترابرد گرمایی می‌تواند در افزایش بازدهی مفید باشد. در این مقاله خواص مکانیکی، صوتی و گرمایی پروسکیت‌های cspbi3 و cspbbr3 در حالت مکعبی‌ شکل با استفاده از نظریه تابعی چگالی، در تقریب شیب تعمیم‌یافته (pbegga) بررسی شدند. ثابت‌های کشسانی با استفاده از روش تنش‌کرنش به‌دست آمدند. با استفاده از ثابت‌های کشسانی، پایداری مکانیکی، ناهمسانگردی، ضرایب کشسانی، دمای دِبای و سرعت انتشار صدا در بلور بررسی شدند. دو ماده علی‌رغم داشتن پایداری در شرایط ایستا به‌دلیل ناهمسانگردی بالا (حدود 2/9) در کاربردهای صنعتی امکان ناپایداری دارند. cspbbr3 نسبت به cspbi3 با داشتن دمای دِبای120 و 101 کلوین و سرعت انتشار صدای 1774 و 1587 متر بر ثانیه علاوه بر پیوندهای قوی‌تری بین عناصر سازنده دارای ترابرد فونونی بالاتری نیز هست. رسانندگی گرمایی با استفاده از الگوی اِسلک مورد بررسی قرار گرفت که برای cspbbr3 و cspbi3 به‌ترتیب برابر با w/mk 0/394 و 0/274 به‌دست آمد. رسانندگی گرمایی بالاتر ماده cspbbr3 به‌دلیل تجمع گرمایی کم‌تر روی سطح، می‌تواند این ماده را به گزینه مناسب‌تر کاربرد در یاخته‌های خورشیدی معرفی کند.

Investigation of mechanical, thermal and acoustical properties of CsPbX3 (X = Br, I) compounds using the density functional theory (Research Article)

Halide Perovskites have great energy conversion efficiency, but their structural degradation due to change in surface temperature arise from heat accumulation of solar radiation is one of their most important drawbacks. Analysis of structure and thermal transport can be useful in increasing their efficiency. in this paper mechanical, acoustical and thermal properties of CsPbI3 and CsPbBr3 in cubic phase were studied using density functional theory with PBEGGA approximation. Elastic constants obtained with stressstrain methodology. Using elastic constants, mechanical stability, anisotropy, elastic coefficients, Debye temperature and various sound propagation modes in the materials investigated. Despite mechanical stability in static conditions, the existence of high anisotropy (~2.9) in these perovskites revealed that, they may become unstable in commercial applications. CsPbBr3 compared to CsPbI3 due to higher Debye temperature (120 and 101 K) and more speed of sound propagation (1774 and 1587 m/s), has stronger bonds between the components, in addition to, having higher phonon transport. Thermal conductivity was investigated using the Slack model, which obtained 0.349 and 0.274 W mK/s for CsPbI3 and CsPbBr3, respectively. Higher thermal conductivity of CsPbBr3 leads to less heat accumulation on the surface, so it can be introduce as better choice for use in solar cell applications.