近日，華北電力大學(xué)李美成&北京低碳清潔能源研究院Ying Zhao團(tuán)隊(duì)提出一種原位、非侵入式的表面配體更新策略，通過同時(shí)調(diào)控酯類分子的酰基和烷氧基片段，實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)間電子耦合增強(qiáng)與晶格畸變抑制的協(xié)同調(diào)控，器件最終實(shí)現(xiàn)17.66%的光電轉(zhuǎn)換效率，認(rèn)證效率達(dá)到17.07%，為無機(jī)量子點(diǎn)光伏器件中的前列效率。相關(guān)成果發(fā)表于Energy Environment Science期刊，并被評(píng)選為EES期刊封面文章。

原文導(dǎo)讀

無機(jī)CsPbI?鈣鈦礦量子點(diǎn)在下一代光伏技術(shù)中具有巨大的應(yīng)用潛力。然而，在量子點(diǎn)合成后的電荷傳輸優(yōu)化過程中存在相互制約的問題：較溫和的反應(yīng)條件難以充分去除量子點(diǎn)表面原有的絕緣性配體，而反應(yīng)活性過高又容易造成組分流失和晶格畸變。

為了解決這一難題，研究團(tuán)隊(duì)通過引入相較傳統(tǒng)單酰基具有雙倍摩爾當(dāng)量和更強(qiáng)配位能力的乙酰乙酰基，在堿性環(huán)境下，可以顯著促進(jìn)量子點(diǎn)表面原有長(zhǎng)鏈油酸根配體被水解產(chǎn)生的短鏈乙酸根物種取代。其配體取代程度提高至傳統(tǒng)體系的1.52倍，同時(shí)不會(huì)明顯擾動(dòng)量子點(diǎn)表面組分。這種長(zhǎng)鏈油酸根向短鏈乙酸根的高效替換能夠縮短量子點(diǎn)之間的距離，從而顯著增強(qiáng)量子點(diǎn)間的電子耦合。另一方面，引入苯氧基能夠引導(dǎo)水解反應(yīng)生成酚類物種。與傳統(tǒng)水解產(chǎn)生的醇類副產(chǎn)物相比，酚類物種具有更低的極性和更弱的表面吸附能力，因此能夠有效抑制CsPbI?框架的正交晶格畸變，并促進(jìn)量子點(diǎn)形成更加均勻的face-up擇優(yōu)取向。最終，采用乙酰乙酸苯酯（phenyl acetoacetate）作為配體交換促進(jìn)劑制備的CsPbI?量子點(diǎn)太陽電池表現(xiàn)出顯著降低的陷阱輔助復(fù)合以及更加高效的電荷提取。器件最終實(shí)現(xiàn)17.66%的光電轉(zhuǎn)換效率，認(rèn)證效率達(dá)到17.07%，為無機(jī)量子點(diǎn)光伏器件中的前列效率。

文章鏈接

DOI: 10.1039/d6ee02756c

Ying Zhao, Meicheng Li; Synergistic coupling enhancement and distortion suppression enable 17.7%-efficient CsPbI3 quantum dot solar cells. Energy Environ. Sci. 2026; DOI: 10.1039/D6EE02756C

配置推薦

文中基于CsPbI?量子點(diǎn)太陽電池（PQD）的PL Mapping和FLIM圖像（Figs. 4a-b）由北京卓立漢光儀器有限公司的OmniFluo-FLIM熒光壽命成像顯微鏡獲取得到。從圖中可看到，EAA/KOH樣品相比，PhAA/KOH處理過的樣品表現(xiàn)出更均勻的熒光發(fā)射分布，這很大程度上與納米晶體聚集程度降低有關(guān)。而EAA/KOH處理過的樣品出現(xiàn)的聚集現(xiàn)象很可能是由于乙醇副產(chǎn)物在量子點(diǎn)表面產(chǎn)生的極化效應(yīng)所引起的。

OmniFluo-FLIM通過對(duì)樣品進(jìn)行微觀尺度下的熒光強(qiáng)度成像和熒光壽命成像，可以對(duì)PQD均勻性進(jìn)行表征，從而為工藝優(yōu)化提供相應(yīng)數(shù)據(jù)支撐。

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