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采用原子层沉积TiO?提高PbS胶体量子点太阳能电池的可重复性

DOI：10.1002/ente.201900887 期刊：Energy Technology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 得益于其宽范围可调的带隙和强吸收特性，胶体铅硫属化物量子点（QDs）作为第三代太阳能电池的可溶液加工活性层极具吸引力。然而这类太阳能电池适中的可重复性是个关键问题，阻碍了该材料体系在光电子学领域的应用。该问题未必源于活性层本身，可能源自器件结构的不同组分。本研究聚焦二氧化钛电子传输层的沉积工艺。与先前优化的溶胶-凝胶（SG）方法相比，原子层沉积（ALD）显著提升了PbS QD太阳能电池的可重复性。采用ALD-TiO2的太阳能电池功率转换效率（PCE）介于5.5%至7.2%之间，而使用SG-TiO2的电池PCE范围为0.5%至6.9%，且存在大量短路器件。通过原子力显微镜和扫描电子显微镜对TiO2层的研究表明，这些薄膜具有截然不同的表面形貌：溶胶-凝胶法合成并旋涂沉积的TiO2薄膜非常光滑，而ALD制备的TiO2薄膜会复现下方FTO基底的表层纹理。
作者： Nataliia Sukharevska，Dmytro Bederak，Dmitry Dirin，Maksym Kovalenko，Maria Antonietta Loi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过使用原子层沉积法制备的TiO2作为电子传输层，相较于溶胶-凝胶法，以提高PbS胶体量子点（CQDs）太阳能电池的可重复性。

研究成果

与溶液法(SG)沉积的TiO2相比，原子层沉积(ALD)制备的TiO2电子传输层(ETL)能显著提升PbS量子点太阳能电池的重复性——其光电转换效率(PCE)集中在较窄区间(5.5-7.2%)，且短路器件更少。ALD技术在更低沉积温度和更好基底形貌覆盖方面具有优势，有望成为量子点太阳能电池规?；目尚蟹桨浮?/p>

研究不足

该研究强调了溶胶-凝胶法的技术局限性，例如对制备条件敏感以及需要高温退火，这限制了其可重复性及与柔性基板的兼容性。虽然原子层沉积法（ALD）具有更好的可重复性，但需要优化厚度，并可能引入影响器件性能的能量势垒。

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