量子點(diǎn) (QD) 是直徑只有幾納米的半導(dǎo)體粒子，由于其尺寸小，量子力學(xué)表現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)和電子特性。隨著屏幕、照明、激光和能量收集方面現(xiàn)有和可預(yù)見的應(yīng)用，量子點(diǎn)的研究一直在穩(wěn)步推進(jìn)。特別是膠體量子點(diǎn) (CQDs) 十多年來一直是納米技術(shù)的焦點(diǎn)。

CQD 是半導(dǎo)體納米晶體，可以通過基于溶液的工藝輕松生產(chǎn)，這使得它們適合大規(guī)模生產(chǎn)。然而，為了讓基于 CQD 的設(shè)備以最佳狀態(tài)運(yùn)行，量子點(diǎn)應(yīng)該是單分散的——也就是說，它們都應(yīng)該具有相同的尺寸。如果它們的大小不相等(多分散)，則光電器件內(nèi)的能量紊亂會(huì)增加，從而阻礙其性能。雖然存在一些策略來解決 CQD 中的多分散性，但在基于鈣鈦礦的 CQD (Pe-CQD) 中要避免這個(gè)問題更棘手，因?yàn)樗枰褂每谷軇┻M(jìn)行純化步驟。這一步總是會(huì)導(dǎo)致納米粒子團(tuán)聚，并最終導(dǎo)致量子點(diǎn)之間尺寸的巨大變化。

盡管生產(chǎn)高效率的太陽能電池可能需要生產(chǎn)純化良好的單分散 Pe-CQD ，但沒有人仔細(xì)研究過多分散性與光伏(轉(zhuǎn)換)性能之間的關(guān)系。為了填補(bǔ)這一知識空白，韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)研究所的 Younghoon Kim 博士和助理教授 Jongmin Choi 最近帶領(lǐng)一組科學(xué)家在ACS 能源快報(bào)上發(fā)表了一項(xiàng)研究. 研究人員使用一種稱為凝膠滲透色譜的技術(shù)，根據(jù)納米顆粒的尺寸“過濾”和分組，這已通過對其光學(xué)特性的多次測量以及透射電子顯微鏡進(jìn)行證實(shí)。通過這種方法，他們設(shè)法獲得了具有不同多分散度的 Pe-CQD 懸浮液。

之后，他們使用這些懸浮液來制造太陽能電池，并證明了多分散性和性能之間的聯(lián)系。正如預(yù)期的那樣，由于其均勻的能量景觀，單分散懸浮液產(chǎn)生了更好的太陽能電池，這導(dǎo)致在最佳頻帶內(nèi)有更高的光吸收。“使用單分散 Pe-CQD，我們的太陽能電池達(dá)到了15.3%的功率轉(zhuǎn)換效率和 1.27 V 的開路電壓。這些值是基于 CsPbI 3 的Pe-CQD 報(bào)告的最高值，我們使用的鈣鈦礦， ”突出了金博士。

總體而言，這項(xiàng)研究是基于 Pe-CQD 的太陽能電池領(lǐng)域的墊腳石，其仍需要優(yōu)于基于硅的同類產(chǎn)品才能保證商業(yè)化。“Pe-CQD 太陽能電池的研究大約在四年前開始，因此需要進(jìn)一步研究以提高器件性能和穩(wěn)定性。不過，我們使用單分散 Pe-CQD 最小化能量紊亂的方法為進(jìn)一步開發(fā)其在光電應(yīng)用中的潛力鋪平了道路，”崔博士總結(jié)道。

標(biāo)簽： 膠體量子點(diǎn)