近红外量子点能级调控及其光伏器件
作者单位：东北师范大学
会议名称：《第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会》
会议日期：2021年
学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）]
关 键 词：PbS量子点 近红外光伏 能级调控 能带排列 醋酸锌
摘 要：PbS量子点具有低成本、可溶液法加工和宽的光谱调节范围(500～2500 nm)等优点备受人们关注,是近红外光伏器件的出色原材料。PbS量子点表面原始配体通常与卤素离子配体进行交换,使量子点获得优异的表面钝化和薄膜导电性。[1]然而,离子型配体由于缺乏自身偶极矩,其与量子点表面仅存在单一方向的界面偶极,导致卤素离子配体钝化的量子点具有深能带。特别是近红外(光吸收 1100 nm)PbS量子点,其带隙的收缩导致更深的能带位置。因此,在近红外光伏器件中,深导带的卤素离子配体钝化的量子点与浅导带的电子传输层之间产生能带失配[2],阻碍光生载流子的提取和收集。本文在1170nm-PbS量子点配体交换过程中,将单一的PbI2配体,替换成PbI2/醋酸锌(ZA)混合配体,实现量子点能级调控。结果表明,ZA使卤化物钝化的量子点薄膜能带上移(图1a),有效优化了电子传输层/量子点界面能带排列,提升了器件载流子提取效率,减少界面载流子复合。如图1b所示,标准太阳光谱下,器件光电转换效率(PCE)从6.0%提升至7.0%;～780 nm滤光后PCE从1.56%提升至1.96%;～1020 nm滤光后PCE从0.18%提升至0.25%。