鈣鈦礦量子點(diǎn)CdSe/CdS/CsPbI3/PbSe QD異質(zhì)結(jié)構(gòu)

異質(zhì)結(jié)構(gòu)的納米晶體通常由一個(gè)核和一個(gè)保護(hù)殼組成，具有許多眾所周知的例子，例如CdSe / CdS核-殼結(jié)構(gòu)�；�于PeQD芯核-殼納米晶體的形成是復(fù)雜的，由于需要的離子晶體（鈣鈦礦）和原子晶體（合金半導(dǎo)體）之間創(chuàng)建一個(gè)異質(zhì)結(jié)構(gòu)。仍然可以設(shè)計(jì)這種結(jié)構(gòu)，例如提出的CsPbI 3 / Mg x Zn 1- x Te QD的例子所示。當(dāng)在外部電極上施加電偏壓時(shí)，這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以防止PeQD固體內(nèi)部的離子遷移，從而增強(qiáng)其穩(wěn)定性。

另一方面，硫族化物中鉛與鈣鈦礦的晶格常數(shù)之間的出色匹配為形成一系列核-殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了可能。作為示例，圖10a，b示出了MAPbI 3和PbS的晶體結(jié)構(gòu)的晶格匹配。這種核-殼型PbS-鈣鈦礦結(jié)構(gòu)可以很容易地在溶液中制造，并且顯示出可以增強(qiáng)太陽能電池的性能和穩(wěn)定性。具有鈣鈦礦的QD作為芯材的芯-殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)例仍然很少。CsPbI3使用三辛基膦硒化物作為硒源，可以在膠體相中直接合成/ PbSe異質(zhì)結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)。圖10c，d中的TEM和HRTEM圖像 顯示了一個(gè)中心區(qū)域，該中心區(qū)域的平面間距為0.62 nm，被識(shí)別為CsPbI 3 QD。這些圖像中的表面區(qū)域被標(biāo)識(shí)為PbSe，與其（200）平面相關(guān)的平面間距為0.3 nm。基于這些CsPbI 3 / PbSe QD的太陽能電池不僅達(dá)到了可觀的13.9％的PCE，而且在潮濕環(huán)境中的存儲(chǔ)穩(wěn)定性也大大提高。在空氣中存儲(chǔ)60小時(shí)后，這些設(shè)備保留了其初始PCE的80％，而參考CsPbI 3基于設(shè)備的設(shè)備僅維護(hù)50％。

a，b）晶體結(jié)構(gòu)模型，證明MAPbI 3和PbS之間的晶格匹配。c）TEM和d）HRTEM圖像d）CsPbI 3 / PbSe異質(zhì)結(jié)構(gòu)NC。

ZnS是另一種很有前景的保護(hù)性半導(dǎo)體材料，其晶體結(jié)構(gòu)與PeQD的晶體結(jié)構(gòu)非常匹配。據(jù)報(bào)道，使用ZnS作為外殼可將CsPbBr 3 NC的PL壽命從13 ns延長(zhǎng)至106 ns。就穩(wěn)定性而言，由CsPbBr 3 / ZnS量子點(diǎn)加工而成的薄膜在浸入水中的同時(shí)可保持2天以上的PL強(qiáng)度，而由CsPbBr 3 QDs制成的薄膜的PL則在2小時(shí)內(nèi)被完全淬滅。盡管這一結(jié)果令人鼓舞，但尚未在光伏應(yīng)用的背景下研究這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

尺寸控制

鈣鈦礦量子點(diǎn)較常見的結(jié)構(gòu)仍然是3D ABX 3晶體結(jié)構(gòu)和組成，它由角共享的PbI 6八面體與空位填充的A陽離子組成。當(dāng)將長(zhǎng)鏈有機(jī)陽離子（例如丁基銨（BA）或苯乙銨（PEA））用作A-陽離子時(shí)，3D鈣鈦礦結(jié)構(gòu)將分層，形成所謂的2D或準(zhǔn)2D結(jié)構(gòu)。如示于圖 11a中，隨著厚度的層（?）隨后減小尺寸并表現(xiàn)出強(qiáng)的量子約束效應(yīng)。因此，它們?cè)黾拥男纬赡軕?yīng)改善材料穩(wěn)定性以及器件穩(wěn)定性。比較了具有不同層數(shù)（n值）的2D鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性。在90％相對(duì)濕度下儲(chǔ)存1周的過程中，通過XRD追蹤了這些層狀鈣鈦礦。與3D鈣鈦礦不同，2D鈣鈦礦薄膜的XRD峰強(qiáng)度沒有明顯變化，表明穩(wěn)定性顯著提高。但是，如圖11c所示，要在穩(wěn)定性和性能之間進(jìn)行權(quán)衡。因?yàn)殚L(zhǎng)鏈A陽離子可作為絕緣屏障，可防止電荷從鈣鈦礦片中傳輸和提取。在增加（PEA）2（MA）n 1 Pb n I 3 n +1鈣鈦礦中的層數(shù)n時(shí)，觀察到了較高的性能，盡管穩(wěn)定性較低。發(fā)現(xiàn)n  = 60個(gè)基于準(zhǔn)2D鈣鈦礦的太陽能電池在穩(wěn)定性和性能之間達(dá)到了較佳平衡，證明無滯后的AM1.5 PCE為15.3％。

a）具有不同n值的（PEA）2（MA）n 1 Pb n I 3 n +1鈣鈦礦的晶胞結(jié)構(gòu)，顯示了尺寸從2D（n  = 1）到3D（n  =∞）的演變。b）基于層狀（PEA）2（MA）n 1 Pb n I 3 n +1鈣鈦礦的太陽能電池的PCE作為n值的函數(shù)，這表明隨著n值的增加，性能得到了提高；但是，穩(wěn)定性下降。

使用諸如氧化膦的添加劑可以通過鈍化鈣鈦礦的裸露表面來進(jìn)一步增強(qiáng)其尺寸，從而降低其穩(wěn)定性�？梢圆捎没旌铣叽绲拟}鈦礦（0D，1D，2D和3D）作為吸收層，以找到穩(wěn)定**的太陽能設(shè)備的較佳點(diǎn)。張等。用梯度逐層結(jié)構(gòu)的0D QD，2D納米片和3D塊狀CsPbBrI 2鈣鈦礦形成的具有納米結(jié)構(gòu)鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)的人造太陽能電池。已經(jīng)顯示出這種架構(gòu)導(dǎo)致有利的能帶對(duì)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致增加的光電流。3D–2D–0D混合太陽能電池的黑暗存儲(chǔ)和運(yùn)行穩(wěn)定性（在35％相對(duì)濕度下為25°C）都得到了顯著改善。

小編：wyf 03.04