蘇大袁建宇AM：PCE>19%！含氟贗鹵化物陰離子，提升鈣鈦礦量子點太陽能電池持久性能

發(fā)表時間：2025-08-19 14:28

標圖.png

主要內容

像甲脒基三碘化鉛（FAPbI?）這類金屬鹵化物鈣鈦礦量子點（PQDs），在下一代光伏技術領域展現(xiàn)出巨大潛力。大量研究報道顯示，由于長鏈封端配體的動態(tài)結合特性，對PQDs進行表面調控對其光伏性能至關重要。蘇州大學納米科學技術學院袁建宇教授帶領其團隊在本研究中，報告了一種高效的表面工程策略，即采用多功能含氟擬鹵化物陰離子配體——六氟磷酸根（PF??），以實現(xiàn)FAPbI? PQD太陽能電池的高效性能。

憑借其配位能力、較大的離子半徑（2.38 ?）以及自身疏水性，PF??能夠同時鈍化碘空位、縮小量子點間距以增強電子耦合、抑制離子遷移并提供疏水屏障。團隊通過用PF??取代FAPbI? PQDs中的油酸配體，實現(xiàn)了前所未有的高光電轉換效率，達到19.01%（面積為1 cm2的器件效率為17.19%），同時提升了器件的儲存和運行穩(wěn)定性。這些發(fā)現(xiàn)將為設計具有穩(wěn)定表面結構且陷阱態(tài)密度低的PQD薄膜提供思路，助力實現(xiàn)高效且穩(wěn)定的太陽能電池。

總之，袁建宇教授團隊報告了一種簡便的方法，即利用多功能配體六氟磷酸根（PF??）調控FAPbI?鈣鈦礦量子點（PQDs）的表面。此方法能夠同時調控PQDs中的電荷傳輸和結構完整性，從而實現(xiàn)高效且耐用的太陽能電池。通過取代長鏈封端配體，短鏈的PF??配體可有效鈍化碘空位并抑制陷阱態(tài)。與此同時，由PF??形成的緊密配體殼層能夠縮小量子點間距，進而增強電子耦合。

此外，PF??的大位阻可在PQD界面形成物理屏障，抑制離子遷移。最終，目標PQD太陽能電池器件的**光電轉換效率超過19.01%，面積為1 cm2的器件效率達到17.19%。更重要的是，PF??的疏水性和晶格錨定作用增強了PQD器件的穩(wěn)定性，在環(huán)境條件下放置1000小時后，性能保持率達90%，在連續(xù)光照200小時后，性能保持率約為90%。這些在光電轉換效率和穩(wěn)定性方面的發(fā)現(xiàn)與共同進步，體現(xiàn)了一種可靠的表面工程策略，該策略協(xié)同提升了光電性能和環(huán)境耐受性，推動PQD光伏技術向實際應用邁進。