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采用铜电极的高性价比半透明硫化铅量子点太阳能电池

DOI：10.1021/acsami.9b18487 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： PbS量子点（QDs）因其带隙可调、空气稳定性好及低成本溶液加工特性，已成为第三代光伏器件中极具前景的溶液基材料。尽管金（Au）成本高昂，但由于其与PbS量子点价带能级完美匹配，仍是传统PbS QDs光伏结构中的标准电极。然而为满足可扩展器件制备的制造要求，迫切需要开发替代性的低成本电极。本研究采用界面工程策略，在1,2-乙二硫醇（EDT）钝化的PbS QDs表面沉积聚（3-己基噻吩-2,5-二基）（P3HT）作为空穴传输层，从而实现量子点价带与廉价铜（Cu）电极功函数的匹配。事实上，这是首个采用传统器件结构且无金电极的PbS QDs光伏系统报道。基于铜的器件实现了8.7%的最大功率转换效率（PCE），与金基器件（10.2%）相当。值得注意的是，P3HT基器件展现出更优的稳定性——在连续光照230小时后仅出现约10%的PCE衰减。此外，通过使用超薄铜电极制备的半透明PbS QDs光伏器件，兼具26%的高平均可见光透过率（AVT）和7.4%的PCE。
作者： Hadi Tavakoli Dastjerdi，Pengfei Qi，Zhiyong Fan，Mohammad Mahdi Tavakoli
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种具有成本效益且高效的PbS量子点（QDs）太阳能电池，采用常规架构，使用铜（Cu）电极，并通过能带对齐工程以稳定的空穴传输层（HTL）——即P3HT——替代昂贵的金（Au）电极。

研究成果

该研究成功展示了一种低成本、高效率的PbS量子点太阳能电池，其采用常规器件结构并通过P3HT的能带排列工程使用铜电极?；谕钠骷迪至?.7%的功率转换效率（PCE），与基于金的器件相当，并在持续光照下表现出更优的稳定性。此外，使用超薄铜电极还制备出了平均可见透射率（AVT）为26%、功率转换效率为7.4%的半透明PbS量子点光伏器件。

研究不足

该研究聚焦于在PbS量子点太阳能电池中用铜电极替代金电极，这种替代在长期稳定性和实验室条件之外的可扩展性方面可能存在局限?；谕钠骷阅芩淙磺熬傲己?，但仍略逊于基于金的器件。

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