表面配体和器件结构对PbS胶体量子点电池性能的影响

作者：高文辉; 翟光美^*; 张彩峰; 邵智猛; 郑露露; 张勇; 李学敏; 许并社

来源：发光学报, 2019, 40(02): 215-223.

• Pb S胶体量子点
• 太阳能电池
• 配体
• 能级结构
• 稳定性

利用吸收光谱、傅里叶变换红外光谱和循环伏安等表征技术,分析了利用四丁基碘化铵(TBAI)和1,2-乙二硫醇(EDT)配体钝化处理的PbS胶体量子点的光学性质、表面化学及其能级结构,并在此基础上分别以PbS-TBAI薄膜、PbS-EDT薄膜和PbS-TBAI/PbS-EDT薄膜作为有源层制备了PbS胶体量子点/Zn O纳米粒子异质结太阳能电池,以比较研究表面配体和器件结构对器件光伏性能及其稳定性的影响。结果表明,TBAI和EDT均能与PbS胶体量子点表面原有的油酸配体实现良好置换,但是配体置换之后量子点表面均残留少量油酸分子; PbS-TBAI薄膜的导带底为-5.12 eV,价带顶为-3. 86 eV,而PbS-EDT薄膜的导带底为-4. 99 eV,价带顶为-3. 74 eV,后者相对前者出现了明显的能带上移; PbS-TBAI/PbS-EDT双配体器件的光伏性能最优,能量转化效率达到4. 43%;随着空气暴露时间的增加,PbS-TBAI/PbS-EDT双配体器件和PbS-TBAI单配体器件表现出相似的性能变化趋势,于3 d后达到最优光伏性能,而PbS-EDT单配体器件的空气稳定性差,3 d后的能量转换效率下降至初始效率的1/4。本工作的研究结果将不仅有助于加深对PbS胶体量子点电池性能变化规律的认识,而且有望促进该类电池制备技术的进一步优化。

• 单位
  中国科学院; 太原理工大学