93777皇冠官方网_新南威尔士大学Adv.Mater.:高效硒化铅量子点太阳能电池——基于钙钛矿纳米晶体的离子交换钝化

本文摘要:【章节】胶体量子点享有比特率可调节、耗资便宜等优势,被指出是一种应用于前景辽阔的太阳能电池材料,其中硒化铅(PbSe)量子点以多重激子效应和高效载流子迁入为闻名。然而,硒化铅量子点在空气中非常容易水解,这造成其表面具备较多缺失,从而容许了对应的太阳能电池的开路电压和填满因子,妨碍了其光电发送效率的进一步提高。因此,硒化铅量子点电池急需谋求一种有效地腐蚀表面缺失的方法,以提升其在空气中的稳定性与电池效率。

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【章节】胶体量子点享有比特率可调节、耗资便宜等优势,被指出是一种应用于前景辽阔的太阳能电池材料,其中硒化铅(PbSe)量子点以多重激子效应和高效载流子迁入为闻名。然而,硒化铅量子点在空气中非常容易水解,这造成其表面具备较多缺失,从而容许了对应的太阳能电池的开路电压和填满因子,妨碍了其光电发送效率的进一步提高。因此,硒化铅量子点电池急需谋求一种有效地腐蚀表面缺失的方法,以提升其在空气中的稳定性与电池效率。

【成果概述】近日,澳大利亚新南威尔士大学的ZhilongZhang博士(第一作者)与ShujuanHuang博士(通讯作者)等人在AdvancedMaterials上公开发表为题“ANewPassivationRouteLeadstoOver8%EfficientPbSeQuantumDotSolarCellsviaDirectIonExchangewithPerovskiteNanocrystals”的文章。该文章报导了一种创意的表面腐蚀方法:通过铯铅溴/碘钙钛矿纳米晶与表面不含氯的硒化铅量子点之间展开溶胶,在硒化铅量子表面构成更加平稳的混合卤化物腐蚀层。

这不仅有效地提升了其荧光量子产率和在空气中的稳定性,更进一步地把硒化铅量子点太阳能电池的最低光电转化成效率提升至8.2%。这是首次公开发表报导的光电转化成效率多达8%的硒化铅量子点太阳能电池。此外,通过该腐蚀处置的器件同时展出了十分好的空气稳定性,在没PCB的情况下在空气中存放在57天后仍能维持其初始光电转化成效率的95%。【图文简介】图1.硒化铅量子点(PbSeQDs)与铯铅溴/碘钙钛矿纳米晶(CsPbBr3/CsPbI3)之间的溶胶过程示意图与互相交换前后材料的闪烁和吸收光谱。

(a)PbSeQDs(Cl腐蚀)与CsPbBr3/CsPbI3钙钛矿纳米晶之间的卤族溶胶过程示意图。(b)互相交换反应后混合物的在紫外灯下的可见区闪烁,其闪烁颜色由CsPbBr3/PbSe的初始混合比例要求。(c)图1(b)中的混合物在可见区的光致发光光谱。

(d)CsPbI3钙钛矿纳米晶与PbSeQDs再次发生溶胶后的光致发光光谱变化。(e)互相交换反应后经过制备的PbSeQDs的吸取与闪烁光谱。

图2.入射电子显微镜(TEM)下的PbSeQDs与钙钛矿纳米晶混合物和通过X光能量色散序(EDS)的获得卤族元素分布图。(a)PbSeQDs与CsPbBr3钙钛矿纳米晶混合物的TEM照片。

(b)经过CsPbI3钙钛矿纳米晶处置后的PbSeQDs的TEM照片。(c)-(d)氯元素在图2(a)与(b)中的产于。

(e)溴元素在图2(a)中的产于。(f)碘元素在图2(b)中的产于。图3.运用有所不同腐蚀处置后的PbSeQDs所制取的太阳能电池的性能分析。(a)以三种有所不同腐蚀处置后PbSeQDs所制取的太阳能电池的电流密度-电压(J-V)曲线。

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(b)PbSeQDs太阳能电池的外量子产率曲线。(c)这三种太阳能电池的效率分布图。(d)-(e)予以处置与经CsPbBr3钙钛矿纳米晶处置的PbSeQDs薄膜的瞬态吸收光谱。(f)三种PbSeQD太阳能电池的光电切换效率随时间的变化。

【小结】这项研究明确提出了一种崭新且高效的硒化铅量子点腐蚀方法。通过与铯铅溴/碘钙钛矿纳米晶之间的溶胶,硒化铅量子点可以取得更为平稳的混合卤化物腐蚀层。这个方法不仅提高了量子点的荧光量子产率,更加大幅提高了硒化铅量子点太阳能电池的光电切换效率与空气稳定性。

本项研究的研究团队在2016年曾在AdvancedEnergyMaterials上报导了第一个效率低于7%的硒化铅量子点太阳能电池,而在本项研究中更进一步把其切换效率纪录第一次提高到8%以上。


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