[发明专利]硒化锑材料结构相变的测定方法

说明书

本发明属于光伏材料结构相变技术领域，提供了一种Sbsubgt;2/subgt;Sesubgt;3/subgt;材料结构相变的测定方法。首先，对材料进行结构优化，得到优化后的单胞结构再进行扩胞；基于扩胞后的结构，在300K下设置不同的激光辐照通量，在体系中进行从头算分子动力学模拟，得到不同激光通量辐照后的体系结构；接着采用Rings软件得到不同激光通量辐照下体系的对关联函数和均方位移函数；最后分析得到的体系结构，对关联函数以及均方位移函数结果，确定300K下引起体系结构相变的激光辐照通量。本发明采用从头算分子动力学的方法，体系完备，模拟结果准确，可重复性高，整个过程不涉及实验以及化学用品，成本较低，不产生化学污染。

技术领域

本发明属于光伏材料结构相变技术领域，尤其涉及一种硒化锑(Sb₂Se₃)材料结构相变的测定方法。

背景技术

随着社会的逐步发展，人类对能源的需求也在不断增加。据调查，全球能源消费构成中，原油、煤炭等化石燃料占比87.7％，水电、核能等清洁能源占比12.3％。然而化石燃料的大量消耗，所带来的资源枯竭与环境污染问题也日益严重。因此，人们正在积极地寻求一种可持续的、绿色无污染的新能源。其中，光伏技术可以直接将太阳能辐射转换为电能，效率在5％-20％之间，被认为是一种有效的解决方案。Sb₂Se₃化合物由地球上含量丰富的元素构成，具有无毒、吸收系数高、最佳带隙等优点，在光伏材料领域受到了越来越多的关注。

在航空航天、通信、交通运输等光伏技术应用领域中，光伏材料暴露在不同的辐射环境中，如质子、中子、电子和离子辐射等，这可能会在光伏材料中引起结构相变，并对其光电性能产生显著影响。据报道，钙钛矿太阳能电池(CH₃NH₃PbI₃)在1×10¹⁵pcm^-2的质子辐照下，发生结构相变，光学和电学性质明显退化。因此，研究光伏材料在辐射环境下的微观结构演化问题至关重要。

近年来，有学者研究了激光辐照对钨，硅，溴化银等材料微观结构演化的影响，发现一定通量的激光辐照可以引起材料结构相变。因此，通过激光辐照测定光伏材料Sb₂Se₃在辐照环境下的结构相变情况切实可行，不仅可以指导实验以节省时间和成本，而且还为研究学者提供一定的理论参考。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种硒化锑材料结构相变的测定方法，包括对材料进行结构优化，得到优化后的单胞结构再进行扩胞；采用从头算分子动力学的方法模拟不同激光通量辐照，得到辐照后的体系结构；采用Rings软件得到不同激光通量辐照下体系的对关联函数和均方位移函数，确定引起体系结构相变的激光辐照通量。

进一步地，所述硒化锑材料结构相变的测定方法，包括以下步骤：

步骤一，对材料进行结构优化，得到优化后的单胞结构再进行扩胞；

步骤二，基于步骤一得到的超胞结构，选取600nm的激光，在300K下设置不同的激光辐照通量，在体系中进行从头算分子动力学模拟，得到不同激光通量辐照后的体系结构；

步骤三，基于步骤二得到的从头算分子动力学模拟结果，采用软件得到不同激光通量辐照下体系的对关联函数和均方位移函数；

步骤四，基于步骤二和步骤三得到的体系结构，对关联函数以及均方位移函数结果，确定300K下引起体系结构相变的激光辐照通量。

进一步地，所述步骤一中对材料进行结构优化，得到优化后的单胞结构再进行扩胞，包括以下步骤：

(1)调研文献中硒化锑的晶格常数和原子坐标，构建硒化锑单胞模型，单胞内共有20个原子；