袁建宇等人Nat. Commun.: 雜化界面工程！最高效率的柔性鈣鈦礦量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池

高效穩(wěn)定的柔性光伏器件進(jìn)一步拓展新型太陽(yáng)能電池應(yīng)用的關(guān)鍵。膠體半導(dǎo)體量子點(diǎn)的尺寸出奇地小(通常為3-20納米)，且光學(xué)性能相當(dāng)獨(dú)特，可以通過尺寸工程對(duì)量子點(diǎn)的帶隙以及能級(jí)進(jìn)行靈活調(diào)控。同時(shí)這種具有納米尺度晶界的量子點(diǎn)薄膜理論上相較于體相薄膜或單晶薄膜具有更優(yōu)異的彎折機(jī)械性能。但是由于量子點(diǎn)的大比表面面積，導(dǎo)致器件界面結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，組裝量子點(diǎn)的柔性光伏器件一直具有巨大的挑戰(zhàn)性。

 

蘇州大學(xué)袁建宇和新南威爾士大學(xué)Tom Wu等人合作解決了制備柔性量子點(diǎn)光伏器件的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，利用有機(jī)-無機(jī)體相異質(zhì)結(jié)雜化的思路，同時(shí)解決量子點(diǎn)表面和器件界面的雙重難題。
并報(bào)道了基于全無機(jī)CsPbI₃量子點(diǎn)的高效穩(wěn)定柔性光伏器件，取得柔性量子點(diǎn)光伏器件的最高光電轉(zhuǎn)換效率（12.3%效率），同時(shí)首次從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了具有納米尺度晶界的量子點(diǎn)薄膜相比于化學(xué)組分相同的體相薄膜具有更優(yōu)異的機(jī)械性能。

無機(jī)CsPbI₃量子點(diǎn)-有機(jī)PCBM半導(dǎo)體雜化薄膜：可以低溫溶液法加工, 兼容柔性器件制備，材料種類、共混比例靈活可調(diào) (有機(jī)半導(dǎo)體材料高度剪裁和量子點(diǎn)高溶液兼容性)



CsPbI₃量子點(diǎn)-PCBM體相異質(zhì)結(jié)界面：增強(qiáng)量子點(diǎn)電學(xué)耦合，提升界面載流子提取，器件短路電流密度得到提升，最高實(shí)現(xiàn)15.1%的光電轉(zhuǎn)換效率。


 

有機(jī)-無機(jī)雜化界面工程助力柔性量子點(diǎn)光伏器件的效率和良品率；量子薄膜 vs. 體相薄膜：彎折老化機(jī)械性能測(cè)試，展現(xiàn)出更優(yōu)異的機(jī)械性能。

 Long, H., Yuan, J.,* Wu. T. et al. Flexibleand efficient perovskite quantum dot solar cells via hybrid interfacialarchitecture. Nat. Commun. 2021.https://doi.org/10.1038/s41467-020-20749-1https://www.nature.com/articles/s41467-020-20749-1