【摘 要】
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近年来,全无机CsPbX3(X=Cl、Br、I)胶体量子点引起了广泛的研究,这得益于其独特的光电性质,如高的缺陷容忍度、高的光致发光量子产率和狭窄的半高峰宽等,被广泛的应用于发光二极管、太阳能电池和激光器等光电器件。本论文首先研究通过引入表面应力提升钙钛矿量子点稳定性,进一步地探索面向太阳能电池应用的掺杂方法,最后探索了提升钙钛矿量子点产量的合成方法。具体研究成果如下:第一部分:使用碳酸胍作为前驱
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近年来,全无机CsPbX3(X=Cl、Br、I)胶体量子点引起了广泛的研究,这得益于其独特的光电性质,如高的缺陷容忍度、高的光致发光量子产率和狭窄的半高峰宽等,被广泛的应用于发光二极管、太阳能电池和激光器等光电器件。本论文首先研究通过引入表面应力提升钙钛矿量子点稳定性,进一步地探索面向太阳能电池应用的掺杂方法,最后探索了提升钙钛矿量子点产量的合成方法。具体研究成果如下:第一部分:使用碳酸胍作为前驱体,在CsPbI3胶体量子点表面外延生长GAPbI3原子矩阵层,通过原子矩阵层与CsPbI3胶体量子点的晶格失配提供拉伸应力的作用,量子点在表面配体去除前后的稳定性都显著提升。原子矩阵层可以提高量子点之间的有效耦合,同时能够钝化量子点表面。基于这种具有外延应力作用的CsPbI3胶体量子点的太阳能电池的光电转换效率达到14.52%。未封装的器件在储存60天后,仍可维持其初始效率的75%左右,稳定性显著提高。同时基于这种量子点的红光二极管具有7%的外量子效率。该工作为解决量子点太阳能电池传输性能与稳定性之间的矛盾提供了新的解决方法。第二部分:为了进一步研究CsPbX3胶体量子点的表面应力作用,我们使用热注射法与后处理法合成了 Ag+离子掺杂的CsPbBr3胶体量子点,系统研究了银掺杂对CsPbBr3胶体量子点表面应力、掺杂浓度调控以及光电性质的影响。通过改变Ag+离子掺杂浓度可以有效调控CsPbBr3的能带结构,基于此构筑了异质结CsPbBr3量子点的太阳能电池,其器件性能相对于未掺杂的太阳能电池有明显提升。第三部分:当前CsPbX3胶体量子点的合成方法主要依赖于二元前驱体法,这极大地限制了反应产率和元素调节。我们探索了一种更通用的三元前驱体法,来研究前驱体比例对CsPbI3量子点合成产率的影响。我们发现减小Pb/Cs投料比可以大大提高反应产率,与常规的二元前驱体方法相比,反应产量可以提高7.5倍以上,这种CsPbI3胶体量子点批量化的合成方法将为基于钙钛胶体量子点的光电应用的未来商业化提供新的视角。
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