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潘振晓博士在量子点合成及光伏应用方面取得新进展

审核发布:宣传部 蒙丽 来源单位及审核人:材料与能源学院 杨卓鸿 发布时间:2020-11-06浏览次数:414


  近日,bb视讯官网材料与能源学院潘振晓博士及合作者在钙钛矿量子点(纳米晶)的合成及光伏应用研究方面取得重要进展,成果相继发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie,IF: 12.9,链接地址https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202011569)和《先进功能材料》(Advanced Functional Materials,IF: 16.8,论文在线地址:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202005930)两个化学材料顶级期刊上。


  一、 抗氧化性草酸亚锡前驱物制备高稳定性非铅钙钛矿(CsSnX3)纳米晶

  目前全无机钙钛矿NC的研究主要集中在铅基材料(CsPbX3,X = Cl,Br和I)上,但重金属铅的高毒性已经成为限制其商业应用的主要障碍。因此,采用环境友好型的Sn(II)替代Pb形成的CsSnX3 NC被认为是全无机钙钛矿NC中富有前景的替代材料。然而,目前文献报道的CsSnX3 NC稳定性极差,严重制约该类材料的进一步开发利用。

  潘振晓博士及合作者报道了一种制备稳定CsSnX3 NC的新方法。作者选用了Cs2CO3,NH4X (X为卤素离子),以及SnC2O4作为反应前驱物制备CsSnX3 NC。相比于采用SnX2的传统方法,该合成方法可以方便实现卤素和Sn投料比例自由调节,从而可以有效调控NC的光电性质。此外,作者创新性地采用了同时具有强抗氧化能力和配位能力的SnC2O4作为Sn(II)前驱物,有效抑制了Sn(II)的氧化,所制备出的CsSnX3稳定性得到了显著提升。

  这一研究成果由硕士生康翠婷作为第一作者,潘振晓博士作为唯一通讯作者发表在《Angewandte Chemie》。该工作是在课题组负责人钟新华教授的大力指导下完成。



  二、高效率CsPbI3钙钛矿量子点太阳电池

  近年来,CsPbI3量子点太阳电池(QDSC)的研究得到了广泛的关注。然而,该类电池的效率相比于体相钙钛矿太阳电池仍有较大差距,进一步提升电池效率是当前的主要任务。此外,提高CsPbI3 QD的稳定性也是该类材料面临的一大挑战。

  碘空位缺陷态的存在是降低CsPbI3 QDSC效率的重要因素。潘振晓博士及合作者提出了一种阴阳离子协同强化的策略提高CsPbI3 QD的稳定性,同时减少QD的缺陷态密度。在CsPbI3 QD的合成过程中采用ZnI2作为添加剂,成功制备出了Zn掺杂、表面富碘的Zn:CsPbI3 QD。结果表明,Zn:CsPbI3 QD相比于原始CsPbI3 QD具有更高的荧光量子产率以及更好的稳定性,所制备的CsPbI3 QD薄膜中碘空位缺陷态显著降低。最终,采用Zn:CsPbI3 QD将全无机QDSC的效率首次提高到了16%以上。

  这一研究成果发表在《Advanced Functional Materials》上。该工作主要由博士生张林林,硕士生康翠婷和博士生张桂芝在钟新华教授和潘振晓博士的指导下完成,同时得到了香港城市大学朱宗龙教授和Alex K.-Y. Jen教授的合作支持。

  上述工作得到了国家自然科学基金(重点、面上、青年科学基金),广州市科技计划项目以及bb视讯官网人才引进启动项目的资助。(文/图 材料与能源学院






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