The solar sector is shifting towards lead-free, inorganic cubic halide perovskites due to their superior structural, electronic, and optoelectronic properties. This study uses density functional theory (DFT) to examine the structural, electronic, and optical properties of X₂SnBr₆ (X = Cs, Rb, K, Na) and assesses their photovoltaic performance through the Solar Cell Capacitance Simulator – One Dimensional (SCAPS-1D). The results show each material has a direct band gap at the Γ-point, low optical losses, and high absorption, making them promising for solar and optoelectronic applications. For Cs₂SnBr₆, Rb₂SnBr₆, K₂SnBr₆, and Na₂SnBr₆ absorbers with TiO₂ electron transport layer (ETL), power conversion efficiencies (PCE) of 29.22%, 27.25%, 30.62%, and 29.51% were achieved, with open-circuit voltages (V_OC) of 1.02, 0.87, 0.83, and 0.77 V, short-circuit currents (J_SC) of 32.27, 36.72, 42.69, and 45.48 mA cm⁻², and fill factors (FF) of 88.38, 85.18, 85.96, and 81.85%, respectively. Variations in X-cation size notably influence bandgap energy, band structure, and optoelectronic properties, impacting solar cell efficiency. This study supports the development of lead-free hybrid solar cells and other optoelectronic devices.

中文翻译：

---

通过 DFT 和 SCAPS-1D 使用新型无机立方钙钛矿 X2SnBr6 （X = Cs， Rb， K， Na） 实现 30% 以上的效率


太阳能行业正在转向无铅、无机立方卤化物钙钛矿，因为它们具有卓越的结构、电子和光电特性。本研究使用密度泛函理论 （DFT） 来检查 X₂SnBr₆ （X = Cs， Rb， K， Na） 的结构、电子和光学特性，并通过太阳能电池电容模拟器 - 一维 （SCAPS-1D） 评估它们的光伏性能。结果表明，每种材料在 Γ 点处具有直接带隙、低光学损耗和高吸收性，使其有望用于太阳能和光电应用。对于具有 TiO₂ 电子传输层 （ETL） 的 Cs₂SnBr₆、Rb₂SnBr₆、K₂SnBr₆ 和 Na₂SnBr₆ 吸收材料，在开路电压 （V_OC） 分别为 1.02、0.87、0.83 和 0.77 V，短路电流 （J_SC） 分别为 32.27、36.72、42.69 和 45.48 mA cm⁻²，填充因子 （FF） 分别为 88.38、85.18、85.96 和 81.85%。X-阳离子大小的变化会显著影响带隙能量、能带结构和光电特性，从而影响太阳能电池的效率。这项研究支持无铅混合太阳能电池和其他光电器件的开发。