Efeito da adição dos dopantes Co e N nas estruturas eletrônicas de perovskitas à base de (K, Na)NbO3: um estudo computacional via Teoria do Funcional da Densidade

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Ribeiro, Guilherme Luís Mello
• Orientador(a): Cava, Sergio da Silva
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Perovskitas; Celulas Solares de Perovskitas; DFT; Aproximação Pseudo-Híbrida de Hubbard ACBN0; Perovskites; Perovskites Solar Cells; Hubbard Pseudo-Hybrid Approximation ACBN0
• Área do conhecimento CNPq: ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14699

O presente trabalho aborda um estudo teorico/computacional das propriedades ´ eletronicas das perovskitas KNbO ˆ 3 e NaNbO3. Por meio da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), avalia-se o efeito de dopagens e codopagens com cobalto e ni trogenio, como forma de maximizar o efeito fotovoltaico e, em consequ ˆ encia viabilizar ˆ sua utilizac¸ao em c ˜ elulas solares de perovskitas (CSP). Como a DFT comprovada- ´ mente subestima determinadas propriedades como band gap, propoem-se e avalia- ˜ se a utilizac¸ao da aproximac¸ ˜ ao pseudo-h ˜ ´ıbrida do funcional ACBN0, que incorpora a correc¸ao de Hubbard como uma func¸ ˜ ao natural da densidade eletr ˜ onica e do ambiente ˆ qu´ımico. Nesse contexto, estabeleceram-se calculos de densidade de estados (DOS) ´ e estrutura de bandas, analise de cargas, geometria, massas efetivas dos portado- ´ res de carga e energias de formac¸ao e ligac¸ ˜ ao de defeitos (dopagens). Examina-se ˜ tambem a estrat ´ egia de adic¸ ´ ao de b ˜ ario e estr ´ oncio, como forma de estabilizac¸ ˆ ao da ˜ estrutura e das cargas. A metodologia mostrou-se eficiente, visto que, entre outras questoes, evidenciou-se reduc¸ ˜ oes e ajuste de ˜ band gap por meio do aparecimento de estados intermediarios gerados pelos dopantes, aus ´ encia de polarizac¸ ˆ ao de ˜ spin, o que maximiza a mobilidade dos portadores de carga (codopagem), incremento das massas efetivas dos portadores de carga na banda de valencia (BV), que diminuem ˆ a mobilidade, mas tambem minimizam a taxa de recombinac¸ ´ ao de cargas e as ener- ˜ gias de formac¸ao e ligac¸ ˜ ao, as quais mostraram que a codopagem produz estruturas ˜ mais estaveis que as dopagens individuais. Em virtude disso, ratifica-se o potencial ´ fotovoltaico das perovskitas estudadas e sua aplicac¸ao em CSP.