钙钛矿量子点太阳能电池QDSC/氧化物基上转换发光材料/共掺氧化锆及其复合氧化物上转换发光材料-齐岳定制

钙钛矿量子点太阳能电池/氧化物基上转换发光材料/共掺氧化锆及其复合氧化物上转换发光材料-齐岳定制

因其带隙可调性、易于低温墨水处理、强可见-红外吸收和潜在的多激子产生,胶体量子点太阳能电池成为第三代光伏电池的候选之一。

据报道,在过去几年中,不同类型的胶体量子点太阳能电池的功率转换效率,得到了前所未有的提高,使得它们的大规模制造具有吸引力。然而,胶体量子点太阳能电池的稳定性对于工业应用来说仍然是不够的,特别是当它们在类似太阳光照的环境大气下工作时。

集中分析了三类量子点(铅硫族化合物,铅卤化物钙钛矿,和无铅量子点),并探讨了目前对其降解机制的理解。对于每种材料,从材料科学和器件工程的角度讨论了稳定性改进的策略。提出了一种表征胶体量子点太阳能电池稳定性的方法,这有助于世界范围内的研究人员获得结果的标准化对比。

胶体量子点太阳能电池(QDSC)

自从发现纳米材料在光电应用中的巨大潜力以来,就吸引了研究者的兴趣。一旦纳米晶体的尺寸小于其相应的玻尔激子半径,由于决定其物理性质的量子限制效应,这些材料被称为量子点。这些胶体量子点(QD)具有几个有用的特性:尺寸可调带隙,窄发射光谱和环境空气溶液的可加工性等。QD可以由单个原子物质(例如硅)或化合物半导体(例如Cd或Pb硫族化物)制成。

在光伏领域,研究较广泛的量子点是硫属元素铅(PbX,X = S,Se,Te)或较近的金属卤化物钙钛矿量子点。QD还广泛用于与发光有关的应用中,例如在发光二极管(LED)和荧光生物标记中。在这些应用中,通常使用所谓的核壳量子点,其中带有宽带隙半导体壳的硫属镉化物只是一个例子。[量子点也发现他们的方式进入量子点已经在固态激光器中使用过的一些其他-的InAs技术,而硫化铅量子点-作为CO 2的催化剂。[量子点的独特表面特性甚至已经成为他们自己的研究领域。由于尺寸小,QD中的原子百分比很高,位于表面,对于2 nm QD约为25%,仅举一个例子。[  QD表面通常被称为配体的钝化分子覆盖,该分子可能属于各种类别-有机或无机,单齿或双齿,单原子或长链;这些配体可用于根据需要对QD进行功能化,具体取决于其所需的用途(图 1)。)

不管较终应用是什么,QD都必须具有一个共同的特征:长期稳定性,因为上述所有应用都依赖于稳定的QD,在较佳情况下其寿命应超过数年。这种长期稳定性的动机本质上可能是经济上的,例如商业规模的太阳能电池或发光二极管(LED)。对于生物应用而言,稳定性甚至更为重要,因为降解可能意味着产生对生物体有害的有毒副产物。

在太阳能电池应用中发现的几种QD材料的草图摘要。它们的光电特性通过核心尺寸/组成和表面配体钝化来调节。在左下方的面板中,EDT和OA代表1,2-乙二硫醇和油酸配体,它们在太阳能电池应用中非常常见。在较后一个面板中,显示了QD降解的三种典型途径。

纯相钛酸镁纳米晶及其复合材料

钛酸镁(MgTiO3)基微波介质陶瓷

钛酸铋基钙钛矿相热敏陶瓷复合材料

二氧化钛(TiO2)的修饰对钙钛矿材料

铁电体钙钛矿-TiO2和金属硫化物-TiO2复合材料

二氧化钛致密层与复合多孔层材料

三维ZnO/TiO2复合纳米材料

染料/钙钛矿敏化多形貌纳米TiO_2材料

TiO2/SnO2双层复合薄膜

TiO2纳米棒阵列的钙钛矿材料

二氧化钛/钙钛矿新型复合纳米材料

十二烷二酸修饰TiO2电子传输层改善钙钛矿

纳米钙钛矿型复合氧化物

二氧化钛(TiO2)钙钛矿电子传输材料

复合二氧化钛膜厚

表面覆盖TiO2层的纳米银颗粒(Ag-TiO2)

TiO_2NRAs/ZrO_2/C结构钙钛矿材料

有机与有机—无机杂化钙钛矿材料

硅衬底的全无机钙钛矿量子点

硅衬底的介孔二氧化钛复合物

N/Zr共掺杂TiO2纳米柱阵列的钙钛矿材料

TiO2(c-TiO2)型平面异质结钙钛矿材料

D-π-A小分子修饰钙钛矿材料

纳米钙钛矿型TiO2包覆型磁性复合光催化剂

石墨烯/二氧化钛材料

二氧化钛(TiO2)嵌入式钙钛矿材料

TiO2-ZnTiO3纳米复合薄膜

苄胺溴铜钙钛矿光吸收材料

甲胺铅溴钙钛矿量子点

苯甲胺溴和苯乙胺溴钙钛矿薄膜

二氧化硅包覆的铯铅溴钙钛矿纳米晶复合物

钙钛矿型甲胺铅碘薄膜

铅基复合钙钛矿型材料

铅系复合钙钛矿Pb(Fe1/2Ta1/2)O3铁电陶瓷材料

甲胺溴化铅钙钛矿纳米晶(CH3NH3PbBr3PNCs)

钙钛矿发光二极管

金属溴化物钙钛矿量子点

无机钙钛矿CsPbBr3微米棒

金属卤化物钙钛矿材料

全无机钙钛矿单晶

全无机铅卤化合物CsPbX3(X=Cl, I,Br)

MAPbX3/PVDF复合材料

二维结构的MA2CuCl4钙钛矿材料

钙钛矿氧化物透氧膜材料

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