苏州大学AM:PbS量子点光伏记录效率!具有卓越效率与可重复性的p-i-n器件

来源:知光谷发布时间:2025-08-26 11:29:01

开发多样化的光伏器件架构对提升光电转换效率(PCE)及实现与其他光伏材料的高性能叠层集成至关重要。尽管n-i-p结构在PbS胶体量子点(CQD)太阳能电池发展中占主导地位,但p-i-p结构的效率长期滞后,限制了其进一步发展。

本研究苏州大学马万里、刘泽柯和卢坤媛等人通过配体交换将经典自组装单分子层(SAM)分子MeO-2PACz锚定在PbS CQD表面,形成PbS-SAM桥接层,并将其插入NiOx/SAM与CQD活性层之间,构建了NiOx/SAM/PbS-SAM复合空穴传输层(HTL)。该结构有效钝化埋层界面缺陷并增强空穴提取能力,使p-i-n结构PbS CQD太阳能电池的光电转换效率(PCE)突破至13.89%(认证值13.62%),远超此前p-i-n结构的最高纪录(9.70%),并超越n-i-p结构的当前最高效率(13.40%)。

此外,p-i-n结构展现出优异的可重复性,为未来应用(如与钙钛矿等宽禁带材料集成,作为单片叠层器件的窄禁带子电池)提供了稳定可扩展的平台。

文章亮点:

效率突破:p-i-n结构PbS量子点太阳能电池认证效率达13.62%,创该类型器件最高纪录,并首次超越传统n-i-p结构的性能标杆(13.40%)。

界面创新:通过SAM分子桥接层技术,实现埋层界面缺陷的精准钝化,显著提升空穴传输效率,为量子点光伏器件架构优化提供新范式。

工业潜力:p-i-n结构展现出卓越的环境耐受性与工艺可重复性,为低成本、大规模量产及叠层器件集成(如与钙钛矿结合)奠定基础。



C. Gao, J. Zhu, X. Ding, et al. “ Redefining PbS Quantum Dot Photovoltaics: p-i-n Devices with Superior Efficiency and Reproducibility.” Adv. Mater. (2025): e12933.

https://doi.org/10.1002/adma.202512933


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