最新进展研究——光电转换效率超过10%的硒化铅量子点太阳能电池

铅属硫族量子点因具有可溶液法制备和低成本等优势,在红外光伏应用中得到了广泛的关注。其中,硒化铅量子点由于具有高的多激子效应(EQE>100%)和大的激子玻尔半径(46 nm),已成为红外光吸收层材料的重要备选材料之一。然而,较低的空气稳定性和薄膜制备过程中引入的陷阱或缺陷限制了硒化铅量子点红外光伏的进一步发展。针对此不足,本文选用硒化镉作为硒源,通过阳离子交换法合成硒化铅量子点。利用镉和氯对硒化铅量子点进行原位钝化,以提高硒化铅量子点的空气稳定性。在获得高质量硒化铅量子点后,采用液相配体交换法制备出硒化铅量子点墨水,此墨水使光吸收层可通过一次旋涂即得到指定厚度的光吸收层。最后通过构建ITO/电子传输层/光吸收层/空穴收集层/金电极的太阳能电池,成功地制备出了10.68%的功率转换效率,比之前的效率记录(9.2%)相对地提高16%。研究人员通过X射线能谱等对光吸收层进行微观表征,详细分析了器件光电转换效率突破10%的内在机理。结果表明,阳离子交换和液相基团交换可协同降低量子点中的缺陷,并提高载流子寿命。此外,该电池器件还具有较高的稳定性(存储40填后和在AM1.5的太阳光中照射8小时后性能衰减小于5%)。因此,这种新的策略可以为硒化铅量子点在低成本、高性能红外光电器件(如红外光电探测器和多结太阳能电池)中的应用提供另一种途径。

相关论文在线发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201900593)上。