胶体量子点固体中陷阱态抑制的面控制

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%。