纳米杂化金-硫化铜铟（Au-CuInS?）纳米晶体中的双激子解离动力学

摘要： 从半导体量子点中实现多激子捕获已成为提高量子点敏化太阳能电池(QDSC)效率的新途径。迄今为止，金属-半导体纳米杂化体系中的多激子解离与提升QDSC光电转换效率(PCE)之间的关系尚未被探讨。本研究通过时间分辨光致发光和超快瞬态吸收技术，详细研究了硫化铜铟(CuInS2，简称CIS)及金-CIS纳米杂化体中的双激子解离动力学。超快瞬态吸收结果表明：CIS纳米晶中形成的双激子在金-CIS纳米杂化体中能高效解离。在高激光能量密度下测得最大多激子解离(MED)效率约为80%，而在低能量密度下可达100%。激子解离前，电子会从CIS纳米晶导带被杂化体中的金纳米颗粒捕获——该能量高于金的费米能级。我们通过实验证明了多电子解离的可行性，这为提升QDSSCs效率提供了新思路：在相同条件下，金-CIS纳米杂化体的光电转换效率(PCE)高达2.49%，而纯CIS纳米晶仅为~1.06%。该发现为利用金属-半导体纳米杂化体系中的多激子产生与提取原理，设计开发高效太阳能电池及光电器件提供了有效途径。