钙钛矿量子点因其优异的光电特性和溶液法制备的便利性，在太阳能电池和发光二极管领域展现出巨大的应用潜力。然而，在高温热注入合成过程中，配体之间的酰胺化反应会导致PbX2沉淀，进而引发缺陷形成，降低载流子传输效率，限制了器件性能。本文提出了一种酰胺化延迟合成策略，通过引入共价金属卤化物来中断酰胺化反应，释放自由酸/胺，与PbX2配位形成规整的铅卤化物八面体，从而有效抑制PbX2沉淀和缺陷形成。实验结果表明，合成的CsPbI3量子点缺陷密度降低，PLQY提高，载流子传输能力增强，基于该量子点制备的LED和太阳能电池性能显著提升，分别达到28.71%的最大外量子效率和16.20%的最高功率转换效率。此外，该策略在红/绿/蓝LED器件中均表现出普适性，为制备高质量量子点和构建高性能光电器件提供了新的思路。
图1. 基于酰胺延迟合成的PQD LED和SC性能提升。a)CsPbI3 PQD LED器件结构示意图。b)基于CsPbI3 PQDs的LED在有无SnI4条件下的EQE。c)基于PQDs的LED在有无SnI4条件下的EQE统计分布。d)不同共价金属碘化物基LED最大EQE的对比。e)基于CsPb(BrCl)3、CsPbBr3和CsPbI3 PQDs的LED在有无SnX4条件下的最大EQE对比。f)CsPbI3 PQD SC器件结构示意图。g)表格中列出了基于CsPbI3 PQD SCs在有无SnI4条件下的电流-电压特性及其他光伏参数。h)基于CsPbI3 PQDs的SCs在有无SnI4条件下的PCE统计分布。i)基于CsPbI3 PQDs的深红(≈690 nm)LED的EQE。j)基于CsPbI3 PQD SCs的PCE。
图2. 铅X2在酰胺化抑制PQDs合成中的沉淀抑制机制。a)铅前驱体中反应的示意图，有无MIn(M可以是Sn、Al、Ge，以SnI4为例)。b)在200°C溶液中，碘化铅的耐受性及不同样品的照片，有无SnI4的情况。c)不同碘化铅值下，溶液中自由质子化配体的示意图，有无SnI4的情况。d)不同金属卤化物在ODE中的理论溶解度，以及样品的照片。e) 1H NMR谱图显示了OA、OAm和OA/OAm在120°C下的情况。f) 1H NMR谱图显示了OA/OAm(120°C)以及在200°C下，有无SnI4的OA/OAm的情况。
图3. 合成的PQDs的形态、结构、缺陷及光电特性。a)描述了无SnI4和含SnI4的PQDs的STEM参数总结，并附有STEM-HAADF图像。b)不同掺杂比例(0%，10%，15%，20%)的CsPbI3 PQDs的部分XRD图谱。c)高分辨率Cs 3d XPS光谱。d)无SnI4和含SnI4的PQDs的PL光谱。e)经过和未经过SnI4处理的CsPbI3 PQDs的PL衰减曲线。f)原生CsPbI3 PQDs和经SnI4处理的CsPbI3 PQDs的温度依赖性PL强度积分及其Eb拟合曲线(相应的温度依赖性PL光谱已插入)。g)光学性质(τ，Eb，PLQY)的总结。h)有无SnI4的CsPbI3 PQD薄膜的能量级图。
图4. 基于氨基化延迟合成的PQD组装薄膜的形态、光学和电子特性。a)未添加和添加SnI4的AFM图像中标记线的高度。b)添加和未添加SnI4的CsPbI3 PQD薄膜寿命分布的统计结果，以及插入的光致发光衰减映射图像。c)未添加和添加SnI4的CsPbI3 PQD薄膜的光电流映射。d)未添加和添加SnI4的CsPbI3 PQD厚膜的光电流映射。e)不同厚度PQDs基LED的截面SEM图像。f)在−1 V时，添加和未添加SnI4的CsPbI3 PQD薄膜的光电流分布统计。g)不同活性层厚度的光电流总结。h)SnI4在PQDs及其相应器件中的作用示意图。
期刊：Advanced Materials题目：Amidation-Retarded Synthesis of Perovskite Quantum Dots with Low Defect Density and Enhanced Carrier Transport for Efficient Light Emitting Diodes and Solar Cells
作者：Yuqin Su, Hengyang Xiang,* Yakun Wang, Huifeng Li, Yifei Wang, Xinyi Lv, Min Xie, Shengli Zhang, Zhiyong Fan, Jianyu Yuan,* Liangsheng Liao, and Haibo Zeng*
接受日期：First published: 19 June 2025
原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202506397
