基于窄带隙半导体的红外太阳能电池可以捕获和利用低能红外光子,从而弥补常规电池光谱利用方面的不足(图1a),有望显著提升太阳光的利用效率,并成为叠层结构底电池的备选方案.然而,可溶液工艺处理的窄带隙半导体材料极为有限,因此,光伏性能优良、带隙在红外可调的PbE (E=S,Se)量子点成为红外太阳能电池的理想选择.然而,窄带隙、大粒径PbE量子点的表面钝化是器件性能提升面临的挑战.围绕0.95eV PbE量子点的缺陷钝化和器件性能提升,我们发展了多种有效策略,稳步提升了量子点红外太阳能电池的性能.1)为获得高度单分散、原位卤素钝化的大粒径PbS量子点,我们发展了从ZnS纳米棒到PbS量子点的阳离子交换合成方案,所得量子点展现出优异的红外光伏性能,钙钛矿过滤后的效率为文献报道最高水平(图1b)[1].2)为发挥PbSe量子点强电学耦合的优势,并规避其较差的表面钝化,我们合成出卤素钝化的PbSe/PbS核壳量子点,能够兼顾PbSe量子点的强耦合优势和PbS量子点良好的表面钝化,进一步提升了硅过滤后的效率(图1c)[2].3)为充分利用PbSe量子点的优势,我们发展了一种阴阳离子混合钝化的策略,有效钝化了PbSe量子点表面,显著提升了器件的开路电压,进一步提升了硅过滤的红外效率(图1d)[3].4)基于我们提出的晶面控制的策略(图1e)[4],我们调控了0.95 eV PbS量子点的晶面,抑制了(100)面的暴露,从源头上抑制缺陷的产生,进一步将硅过滤的红外效率提升到1.41％,为该带隙红外光伏的最高水平.图1f为本团队0.95 eV量子点红外太阳能电池性能的最高水平.