钙钛矿量子点异质结CdSeCdS核壳结

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钙钛矿量子点异质结CdSeCdS核-壳结构

钙钛矿量子点异质结构

异质结构的纳米晶体通常由一个核和一个保护壳组成,具有许多众所周知的例子,例如CdSe/CdS核-壳结构。基于PeQD芯核-壳纳米晶体的形成是复杂的,由于需要的离子晶体(钙钛矿)和原子晶体(合金半导体)之间创建一个异质结构。仍然可以设计这种结构,例如提出的CsPbI3/MgxZn1-xTeQD的例子所示。当在外部电极上施加电偏压时,这种异质结构可以防止PeQD固体内部的离子迁移,从而增强其稳定性。

另一方面,硫族化物中铅与钙钛矿的晶格常数之间的出色匹配为形成一系列核-壳异质结构提供了可能。作为示例,图a,b示出了MAPbI3和PbS的晶体结构的晶格匹配。这种核-壳型PbS-钙钛矿结构可以很容易地在溶液中制造,并且显示出可以增强太阳能电池的性能和稳定性。具有钙钛矿的QD作为芯材的芯-壳异质结构的实例仍然很少。CsPbI3使用三辛基膦硒化物作为硒源,可以在胶体相中直接合成/PbSe异质结构量子点。图10c,d中的TEM和HRTEM图像显示了一个中心区域,该中心区域的平面间距为0.62nm,被识别为CsPbI3QD。这些图像中的表面区域被标识为PbSe,与其()平面相关的平面间距为0.3nm。基于这些CsPbI3/PbSeQD的太阳能电池不仅达到了可观的13.9%的PCE,而且在潮湿环境中的存储稳定性也大大提高。在空气中存储60小时后,这些设备保留了其初始PCE的80%,而参考CsPbI3基于设备的设备仅维护50%。

a,b)晶体结构模型,证明MAPbI3和PbS之间的晶格匹配。c)TEM和d)HRTEM图像d)CsPbI3/PbSe异质结构NC。

ZnS是另一种很有前景的保护性半导体材料,其晶体结构与PeQD的晶体结构非常匹配。据报道,使用ZnS作为外壳可将CsPbBr3NC的PL寿命从13ns延长至ns。就稳定性而言,由CsPbBr3/ZnS量子点加工而成的薄膜在浸入水中的同时可保持2天以上的PL强度,而由CsPbBr3QDs制成的薄膜的PL则在2小时内被完全淬灭。尽管这一结果令人鼓舞,但尚未在光伏应用的背景下研究这种异质结构。

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