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胶体量子点固体中陷阱态抑制的面控制

DOI：10.1002/adfm.202000594 期刊：Advanced Functional Materials 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 胶体量子点（QD）固体中的陷阱态会显著影响量子点太阳能电池的性能，因其限制了开路电压和短路电流。PbS量子点的{100}晶面由于钝化作用弱或缺失，是陷阱态的重要来源。然而先前研究多聚焦于合成、配体交换或钝化方法，却忽略了在给定尺寸下对{100}晶面的控制。本研究通过调控PbS量子点的晶面从源头抑制陷阱态：通过平衡合成过程中的生长动力学与热力学，将约3纳米PbS量子点的{100}晶面降至最低。在较低温度高过饱和度条件下合成的PbS量子点遵循动力学主导生长，形成以{111}晶面为主的近八面体纳米颗粒；而在较高温度下合成的量子点则遵循热力学主导生长，倾向于生成具有更多{100}晶面的截角八面体纳米颗粒。相比热力学主导生长的量子点，含较少{100}晶面的PbS量子点在固体中展现出更少的陷阱态，从而使光伏器件性能提升，功率转换效率达到11.5%。
作者： Yong Xia，Wei Chen，Peng Zhang，Sisi Liu，Kang Wang，Xiaokun Yang，Haodong Tang，Linyuan Lian，Jungang He，Xinxing Liu，Guijie Liang，Manlin Tan，Liang Gao，Huan Liu，Haisheng Song，Daoli Zhang，Jianbo Gao，Kai Wang，Xinzheng Lan，Xiuwen Zhang，Peter Müller-Buschbaum，Jiang Tang，Jianbing Zhang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过控制PbS量子点的晶面来抑制胶体量子点(QD)固体中的陷阱态，从而提升量子点太阳能电池的性能。

研究成果

研究表明，通过平衡动力学与热力学生长条件来控制PbS量子点的晶面，可有效抑制量子点固体中的陷阱态，从而提升光伏器件性能。近八面体结构且{100}晶面最小化的PbS量子点具有更少的陷阱态，实现了11.5%的功率转换效率。

研究不足

该研究聚焦于尺寸约3纳米的硫化铅量子点，其发现可能无法直接适用于尺寸或材料差异显著的量子点。控制晶面的实验条件具有特定性，对其他体系可能需要优化。

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