Estudio teórico de las propiedades optoelectrónicas de las perovskitas CH₃NH₃PbI₃, CsSnI₃ y CsSnCl₃

Abstract

La energía solar, como fuente limpia y sostenible, tiene un gran potencial para satisfacer la creciente demanda energética. Este estudio utiliza cálculos basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT) para comparar las propiedades electrónicas y excitónicas de tres perovskitas: CH₃NH₃PbI₃, CsSnI₃ y CsSnCl₃. Se analizaron las estructuras de bandas, los excitones, las constantes dieléctricas y las masas efectivas de los portadores de carga y polarones, revelando que la masa de polarones reduce la movilidad. El CH₃NH₃PbI₃ destaca por su capacidad de generar corriente eléctrica debido a su menor masa de polarón electrón. El CsSnI₃ y CsSnCl₃ surgen como alternativas menos tóxicas a las perovskitas de plomo. Este trabajo destaca la necesidad de optimizar las interacciones electrón-fonón para mejorar la eficiencia de las celdas solares de perovskita (PSC) y continuar el desarrollo de materiales solares avanzados.

Solar energy, as a clean and sustainable source, has great potential to meet growing energy demands. This study uses calculations based on density functional theory (DFT) to compare the electronic and excitonic properties of three perovskites: CH₃NH₃PbI₃, CsSnI₃, and CsSnCl₃. The band structures, excitons, dielectric constants, and effective masses of charge carriers and polarons were analyzed, revealing that a higher mass of polarons reduces mobility. CH₃NH₃PbI₃ stands out for its ability to generate electric current due to its lower electron polaron mass. CsSnI₃ and CsSnCl₃ emerge as less toxic alternatives to lead perovskites. This work underscores the importance of optimizing electron-phonon interactions to improve the efficiency of perovskite solar cells (PSCs) and advance the development of advanced solar materials.