【摘 要】
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凭借着可溶液处理、带宽可调以及多激子产生效应等独特的光电特性,硫族铅量子点成为了太阳能电池材料的最佳候选者之一。由于硫族铅量子点带隙较窄,能够有效吸收红外光,因此可与钙钛矿（Eg=1.58-1.68 e V）以及晶体硅（Eg=1.12e V）太阳能电池组成高效的串叠型电池。Pb Se量子点太阳能电池的最高转换效率为10.68%,落后于Pb S方面的14.0%的转换效率。然而目前量子点电池相关研究大
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凭借着可溶液处理、带宽可调以及多激子产生效应等独特的光电特性,硫族铅量子点成为了太阳能电池材料的最佳候选者之一。由于硫族铅量子点带隙较窄,能够有效吸收红外光,因此可与钙钛矿（Eg=1.58-1.68 e V）以及晶体硅（Eg=1.12e V）太阳能电池组成高效的串叠型电池。Pb Se量子点太阳能电池的最高转换效率为10.68%,落后于Pb S方面的14.0%的转换效率。然而目前量子点电池相关研究大多忽视了量子点制备方面的优化,由于材料质量直接影响器件性能,因此本文通过对量子点合成方法优化,获取了尺寸分布优越、表面钝化效果好且在空气中稳定的硫化铅以及硒化铅量子点,从而制备了高效率的量子点太阳能电池。本文的主要研究成果包括以下几个方面:1、通过不断地维持硫源或硒源单体浓度,利用量子点生长过程中的量子化的奥斯特瓦尔德熟化效应,最终使得量子点尺寸分布变好;整个合成过程中处于低温条件下,有效地避免了表面重构现象,从而缓解了量子点（100）晶面的暴露情况;合成前驱物中铅源含有Cl-离子,硒源中含有Cd2+,能够有效钝化量子点表面。2、优化后的量子点经过配体交换后,有效地移除了残余的有机物,并且成功引入了卤素配体,钝化了表面缺陷态。制备出的量子点薄膜表面缺陷态较少,并且Pb Se量子点薄膜的平均荧光寿命高于之前文献中的报道值。器件展现出了较好的性能,大尺寸量子点电池在经过滤光片过滤后仍能保留一定的效率。3、通过SCAPS软件仿真太阳能电池器件,模拟了吸光层厚度、迁移率以及缺陷态密度对器件性能的影响。其中最合适的厚度取决于耗尽区的宽度;迁移率对开路电压影响较小,而对外量子效率影响较大;缺陷态密度对器件各个方面都有影响,但对短路电流以及外量子效率的影响没有迁移率大。
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