鈣鈦礦量子點CdSe/CdS/CsPbI3/PbSe QD異質結構

異質結構的納米晶體通常由一個核和一個保護殼組成，具有許多眾所周知的例子，例如CdSe / CdS核-殼結構。基于PeQD芯核-殼納米晶體的形成是復雜的，由于需要的離子晶體（鈣鈦礦）和原子晶體（合金半導體）之間創建一個異質結構。仍然可以設計這種結構，例如提出的CsPbI 3 / Mg x Zn 1- x Te QD的例子所示。當在外部電極上施加電偏壓時，這種異質結構可以防止PeQD固體內部的離子遷移，從而增強其穩定性。

另一方面，硫族化物中鉛與鈣鈦礦的晶格常數之間的出色匹配為形成一系列核-殼異質結構提供了可能。作為示例，圖10a，b示出了MAPbI 3和PbS的晶體結構的晶格匹配。這種核-殼型PbS-鈣鈦礦結構可以很容易地在溶液中制造，并且顯示出可以增強太陽能電池的性能和穩定性。具有鈣鈦礦的QD作為芯材的芯-殼異質結構的實例仍然很少。CsPbI3使用三辛基膦硒化物作為硒源，可以在膠體相中直接合成/ PbSe異質結構量子點。圖10c，d中的TEM和HRTEM圖像 顯示了一個中心區域，該中心區域的平面間距為0.62 nm，被識別為CsPbI 3 QD。這些圖像中的表面區域被標識為PbSe，與其（200）平面相關的平面間距為0.3 nm。基于這些CsPbI 3 / PbSe QD的太陽能電池不僅達到了可觀的13.9％的PCE，而且在潮濕環境中的存儲穩定性也大大提高。在空氣中存儲60小時后，這些設備保留了其初始PCE的80％，而參考CsPbI 3基于設備的設備僅維護50％。

a，b）晶體結構模型，證明MAPbI 3和PbS之間的晶格匹配。c）TEM和d）HRTEM圖像d）CsPbI 3 / PbSe異質結構NC。

ZnS是另一種很有前景的保護性半導體材料，其晶體結構與PeQD的晶體結構非常匹配。據報道，使用ZnS作為外殼可將CsPbBr 3 NC的PL壽命從13 ns延長至106 ns。就穩定性而言，由CsPbBr 3 / ZnS量子點加工而成的薄膜在浸入水中的同時可保持2天以上的PL強度，而由CsPbBr 3 QDs制成的薄膜的PL則在2小時內被完全淬滅。盡管這一結果令人鼓舞，但尚未在光伏應用的背景下研究這種異質結構。

尺寸控制

鈣鈦礦量子點較常見的結構仍然是3D ABX 3晶體結構和組成，它由角共享的PbI 6八面體與空位填充的A陽離子組成。當將長鏈有機陽離子（例如丁基銨（BA）或苯乙銨（PEA））用作A-陽離子時，3D鈣鈦礦結構將分層，形成所謂的2D或準2D結構。如示于圖 11a中，隨著厚度的層（?）隨后減小尺寸并表現出強的量子約束效應。因此，它們增加的形成能應改善材料穩定性以及器件穩定性。比較了具有不同層數（n值）的2D鈣鈦礦材料的穩定性。在90％相對濕度下儲存1周的過程中，通過XRD追蹤了這些層狀鈣鈦礦。與3D鈣鈦礦不同，2D鈣鈦礦薄膜的XRD峰強度沒有明顯變化，表明穩定性顯著提高。但是，如圖11c所示，要在穩定性和性能之間進行權衡。因為長鏈A陽離子可作為絕緣屏障，可防止電荷從鈣鈦礦片中傳輸和提取。在增加（PEA）2（MA）n 1 Pb n I 3 n +1鈣鈦礦中的層數n時，觀察到了較高的性能，盡管穩定性較低。發現n  = 60個基于準2D鈣鈦礦的太陽能電池在穩定性和性能之間達到了較佳平衡，證明無滯后的AM1.5 PCE為15.3％。

a）具有不同n值的（PEA）2（MA）n 1 Pb n I 3 n +1鈣鈦礦的晶胞結構，顯示了尺寸從2D（n  = 1）到3D（n  =∞）的演變。b）基于層狀（PEA）2（MA）n 1 Pb n I 3 n +1鈣鈦礦的太陽能電池的PCE作為n值的函數，這表明隨著n值的增加，性能得到了提高；但是，穩定性下降。

使用諸如氧化膦的添加劑可以通過鈍化鈣鈦礦的裸露表面來進一步增強其尺寸，從而降低其穩定性。可以采用混合尺寸的鈣鈦礦（0D，1D，2D和3D）作為吸收層，以找到穩定**的太陽能設備的較佳點。張等。用梯度逐層結構的0D QD，2D納米片和3D塊狀CsPbBrI 2鈣鈦礦形成的具有納米結構鈣鈦礦異質結的人造太陽能電池。已經顯示出這種架構導致有利的能帶對準，從而導致增加的光電流。3D–2D–0D混合太陽能電池的黑暗存儲和運行穩定性（在35％相對濕度下為25°C）都得到了顯著改善。

小編：wyf 03.04