星空体育全站appIF=497!苏州大学最新Nature Energy胶体量子点(QDs)是一类具有独特光电特性的半导体材料,由于其可调带隙、多重激子生成等优点,成为了光伏领域的研究热点。然而,基于QDs的太阳能电池在规模化生产方面面临着诸多挑战,尤其是逐层(LbL)沉积和固态配体交换过程耗时,限制了其大面积制造和应用。
为了解决这一问题,研究人员转向开发导电钙钛矿量子点(PeQD)墨水,以简化设备的制造过程。然而,钙钛矿材料的离子特性使得PeQDs对极性溶剂敏感,配体交换过程中容易产生缺陷和相变,这进一步加剧了制备高稳定性、高导电性PeQD墨水的难度。
针对这一挑战,苏州大学功能纳米与软物质研究院马万里、袁建宇团队合作在Nature Energy期刊上发表了题为“Conductive colloidal perovskite quantum dot inks towards fast printing of solar cells”的最新论文。科学家们提出了一种顺序酰化-配位合成方法(SACP),通过添加功能性胺和路易斯碱分子,有效合成了导电的APbI3 PeQD墨水。最终,研究结果显示,这种新型墨水在高效、一步涂布工艺中实现了均匀、强耦合的PeQD薄膜,在太阳能电池中取得了显著的能量转换效率。
1.本文首次提出了一种顺序酰化-配位合成方法(SACP),通过添加二丙胺(DPA)和三苯基膦(TPP)到合成的PeQD溶液中,成功合成了导电的APbI3(A = Cs、MA或FA)钙钛矿量子点(PeQD)墨水。与传统的逐层工艺不同,该方法实现了无需固态配体交换的PeQD薄膜一步法沉积。
2.通过该SACP方法,实验得到了稳定的、良好钝化的、高导电性的FAPbI3 PeQD墨水。实验结果显示,所制备的PeQD薄膜具有均匀的形态、提高的电子耦合、更有序的结构和均匀的能量分布。这使得基于FAPbI3 PeQD的太阳能电池在1.02 cm²面积上实现了14.05%的光电转换效率,并在较大面积(9 × 9 cm²)设备中展示了与快速刀刮涂布技术的优异兼容性,最高效率达到了16.61%(认证为16.20%)。这些结果表明,该PeQD墨水为大面积、快速印刷的太阳能电池制造提供了新的可能性。
本文的研究工作揭示了导电钙钛矿量子点(PeQD)墨水在高效太阳能电池制造中的巨大潜力。通过开发一种顺序酰化-配位合成方法(SACP),该研究解决了传统钙钛矿量子点在制备过程中的挑战,如极性溶剂导致的缺陷形成和表面降解问题。这种方法利用功能性胺和路易斯碱分子,成功合成了高导电性、稳定的PeQD墨水,显著提升了其在大面积设备制造中的应用前景。
研究结果表明,基于FAPbI3 PeQD的太阳能电池在一键涂布工艺下,达到了16.61%的最佳能量转换效率,显示出优于传统量子点墨水的性能。这一发现不仅简化了设备制造工艺,还为大面积光伏器件的高通量生产提供了新的技术路径。此外星空体育官网,这项技术的成功应用展示了将PeQD墨水与快速印刷技术结合的可能性,为未来钙钛矿太阳能电池的规模化生产和商业化应用奠定了坚实基础。