论文DOI：10.1021/acsenergylett.1c00475 本文针对一系列硫醇配体交换的PbS量子点及其器件进行了系统全面的研究，提供了一种对光活性层无损伤的p型量子点薄膜的制备方法。通过理论计算确定不同类型的硫醇配体与量子点表面的结合能力以及界面处的电荷转移情况。与传统1,2-乙二硫醇(EDT)配体交换的薄膜相比，4-氨基苯硫醇(ABT)几乎不会对下层n型量子点薄膜产生不利影响，能够在改善量子点表面缺陷钝化的同时，促进界面处的电荷传输，从而提升器件的光伏性能。最后，通过理论模拟佐证实验结论，建立p-n异质结界面处电荷载流子复合和收集过程的物理机制。论文第一作者为北航博士研究生陈婧萱，通讯作者为张晓亮教授。硫化铅量子点(PbS QDs)具有优异的光吸收和发射特性，其带隙可以覆盖整个可见光至中红外区域，因此可被广泛应用于近红外光电器件中。量子点太阳能电池(CQDSCs)的空穴传输层（HTL）在电荷载流子提取中起着重要作用。当前PbS CQDSCs中广泛应用的HTL层是由1,2-乙二硫醇（EDT）配体制备p型CQD薄膜，由于其高反应活性使得p-n异质结界面处陷阱状态增多，导致载流子复合并阻碍电荷传输，从而限制了器件的开路电压（VOC）和填充因子（FF）。因此，我们希望通过硫醇配体的调控更好的控制量子点的表面性质，从而提升器件光伏性能。
● ABT配体可以代替EDT制备p型CQD薄膜，且不会对下层n型CQD薄膜产生不利影响。
● 以CQD-ABT薄膜作为HTL的近红外CQDSC获得了高达12.2％的电池效率。● 结合理论计算与实验结论建立pn异质结界面处电荷载流子复合和收集过程的物理机制。▲图1 理论模拟计算CQD与硫醇配体之间的原子相互作用以及电荷传递性能
▲图2 CQD薄膜光学、电学性能和成分等的分析和表征
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c00475
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