配體交換能夠有效調(diào)節(jié)膠體量子點(diǎn)的表面化學(xué)環(huán)境，是高效量子點(diǎn)太陽能電池制備工藝中不可缺少的環(huán)節(jié)。然而，在配體交換過程中，水分子往往會不可控地吸附在膠體量子點(diǎn)表面，進(jìn)而引入新的缺陷位點(diǎn)，對最終的電池器件性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
為解決這一問題，北京大學(xué)趙麗宸副研究員和朱瑞教授團(tuán)隊(duì)提出了一種溶劑工程輔助的配體交換策略，即在配體交換過程中采用含氟醇溶劑（以六氟異丙醇為例）替代以往常用的甲醇溶劑，成功實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量AgBiS2量子點(diǎn)薄膜的制備，顯著提升了AgBiS2量子點(diǎn)電池的光電轉(zhuǎn)換性能。通過該策略制備的AgBiS2量子點(diǎn)薄膜，其表面配體交換更為徹底，且表面的水分子吸附顯著降低，這使得薄膜的電荷傳輸性能得到有效提升，有利于獲得高效的光電轉(zhuǎn)換器件。 理論計(jì)算表明，六氟異丙醇分子相比以往常用的甲醇分子具有更大的偶極矩，能夠與AgBiS2競爭吸附水分子，從而有效地阻隔水分子的表面吸附。此外，本工作首次利用理論計(jì)算證實(shí)了AgBiS2量子點(diǎn)表面的羥基吸附會引入缺陷態(tài)，這也說明減少水分子的吸附是降低AgBiS2量子點(diǎn)表面缺陷的重要途徑。 基于利用溶劑工程輔助配體交換策略制備的AgBiS2膠體量子點(diǎn)薄膜，該團(tuán)隊(duì)獲得了光電轉(zhuǎn)換效率接近9%的AgBiS2量子點(diǎn)太陽能電池，該結(jié)果位于當(dāng)前該類電池的最高水平之列。同時(shí)，優(yōu)化后的器件展現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性，在潮濕的空氣環(huán)境中未封裝存儲兩個(gè)月后，仍能保持初始效率的98%。而且，該溶劑工程輔助配體交換策略對多變的環(huán)境條件依賴性較小，能夠在幾個(gè)月的時(shí)間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)幾批性能差異可以忽略不計(jì)的AgBiS2量子點(diǎn)太陽能電池。這為高性能AgBiS2膠體量子點(diǎn)薄膜及太陽能電池的可重復(fù)制備開辟了一條有效的新途徑。此項(xiàng)工作也將有助于研究人員重新審視溶劑的重要作用，為提高膠體量子點(diǎn)太陽能電池的光伏性能和穩(wěn)定性提供了新的思路。 論文信息 Solvent-Engineering-Assisted Ligand Exchange Strategy for High-Efficiency AgBiS2 Quantum Dot Solar Cells Qixuan Zhong, Bin Zhao, Yongqiang Ji, Qiuyang Li, Xiaoyu Yang, Mingyu Chu, Yiqi Hu, Lei Li, Shunde Li, Hongyu Xu, Haoming Yan, Tianyu Huang, Peng Chen, Hao-Hsin Chen, Zhangyuchang Lu, Yiming Huangfu, Jiang Wu, Dengke Wang, Ning Wang, Muhan Cao, Qihuang Gong, Rui Zhu, Lichen Zhao 論文第一作者為北京大學(xué)博雅博士后仲啟軒和吉林大學(xué)博士研究生趙彬，通訊作者為北京大學(xué)博雅博士后紀(jì)永強(qiáng)、朱瑞教授和趙麗宸特聘副研究員，主要合作者還包括吉林大學(xué)王寧教授、蘇州大學(xué)曹暮寒副研究員和云南大學(xué)王登科等。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202412590
