量子點(diǎn)由于其具有成本低，可溶液加工，尺寸依賴性帶隙和高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，在發(fā)光二極管，光電探測器，場效應(yīng)晶體管和太陽能電池等光電器件研究領(lǐng)域中吸引了廣泛的興趣。與傳統(tǒng)硫化鉛量子點(diǎn)相比，CsPbI₃鈣鈦礦量子點(diǎn)具有高導(dǎo)電性，高缺陷容忍性，長熒光壽命以及合適的帶隙等特性。同時(shí)，由于鈣鈦礦量子點(diǎn)表面能較大、晶格間存在的應(yīng)力小，使CsPbI₃鈣鈦礦量子點(diǎn)相較于塊體CsPbI₃鈣鈦礦材料展現(xiàn)出更好的相穩(wěn)定性，因此，CsPbI₃ 鈣鈦礦量子點(diǎn)成為新一代量子點(diǎn)太陽能電池理想的光吸收材料。然而，盡管具有如此吸引人的特性，目前CsPbI₃鈣鈦礦量子點(diǎn)太陽能電池的光電能量轉(zhuǎn)換效率仍然較低，這主要是由于傳統(tǒng)的硝酸鉛配體交換的不完全，導(dǎo)致量子點(diǎn)表面部分缺陷不能被**鈍化，以及碘化甲脒（FAI）配體交換容易導(dǎo)致量子點(diǎn)發(fā)生陽離子交換形成正交相塊體結(jié)構(gòu)造成的。這些殘留的表面缺陷會(huì)導(dǎo)致載流子發(fā)生復(fù)合損失，阻礙電荷傳輸和提取，終限制了器件的光電能量轉(zhuǎn)換性能。

北京航空航天大學(xué)張曉亮老師課題組針對這一問題進(jìn)行了深入研究，本文亮點(diǎn)在于采用兩性離子氨基酸配體可通過單步配體交換方法取代材料表面的長鏈配體，并**鈍化CsPbI₃鈣鈦礦量子點(diǎn)表面缺陷，保持量子點(diǎn)的立方相結(jié)構(gòu)，從而**減少太陽能電池器件中的載流子復(fù)合，提高電荷的提取，提升器件的光伏性能。

該工作使用氨基酸作為雙重鈍化配體，通過簡單的單步配體交換策略同時(shí)鈍化CsPbI₃鈣鈦礦量子點(diǎn)表面陰陽離子缺陷。相比于傳統(tǒng)硝酸鉛基量子點(diǎn)太陽能電池，制備的甘氨酸基量子點(diǎn)太陽能電池在功率轉(zhuǎn)換效率上提高了16.9％。結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究和理論計(jì)算證實(shí)量子點(diǎn)太陽能電池光伏性能的提升歸因于甘氨酸配體**鈍化量子點(diǎn)表面缺陷，減少載流子復(fù)合，提升載流子遷移率從而改善電荷載流子的提取。本工作提出了一種調(diào)節(jié)鈣鈦礦量子點(diǎn)表面特性的新策略，全面論證了鈣鈦礦量子點(diǎn)表面性質(zhì)與量子點(diǎn)太陽能電池器件性能之間的關(guān)系，為鈣鈦礦量子點(diǎn)在光伏或其他光電器件中的應(yīng)用提供重要指導(dǎo)。

研究者相信，所提出的雙重鈍化配體交換策略為鈣鈦礦量子點(diǎn)太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化邁出了重要的一步。相關(guān)論文以“Dual Passivation of CsPbI3 Perovskite Nanocrystals with Amino Acid Ligands for Efficient Quantum Dot Solar Cells”為題，在線發(fā)表在Small（DOI: 10.1002/smll.202001772）上。論文**作者為博士研究生賈東霖，該工作得到了國家自然科學(xué)基金，海外高層次人才引進(jìn)和北航青年拔尖人才等項(xiàng)目的資助。