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随着世界能源问题和环境问题加重,人们对清洁能源的需求不断增加,而将太阳光能直接转变为电能是非常理想的能源获取方式。在第三代太阳电池中,量子点敏化太阳电池(QDSC)具有材料成本低廉、可溶液处理的优点,以及自身热电子提取效应和多激子效应(MEG)等诸多突出性质,现已成为光伏领域的研究热点。然而,当今性能突出的QDSC器件多由含Cd、Pb等高毒性元素的量子点组装而成,因此使用毒性更低、更环保的材料组装QDSC成为研究重点。本文主要研究“绿色”半导体纳米晶:CuInSe2(CISe)、CISe-ZnS量子点和Cu∶ZnIn2Se4纳米微片(Cu∶ZISe QPs)的制备,以及其在QDSC中的应用。 我们制备了高质量CISe和CISe-ZnS量子点,并利用连接分子辅助(LAA)法组装高效率“绿色”QDSC。发现CISe量子点具备NIR光吸收和荧光发射能力,而且在进行ZnS合金化处理后,CISe-ZnS量子点荧光显著增强。此外,还发现调节两种合金成分的比例可以调控量子点的能带。通过离位交换LAA法,制备了分布均匀且致密的CISe和CISe-ZnS量子点敏化TiO2薄膜电极,并组装成QDSC。在AM1.5G1个模拟太阳光照下,CISe电池可以获得6.02%的光电转换效率,而CISe-ZnS电池可以获得6.79%的效率。通过开路电压衰减和电化学阻抗分析,可以总结出CISe-ZnS量子点中引入的ZnS合金成分,在QDSC中可以抑制电子复合、提高电子注入效率,最终使电池的光电转换效率得到提高,达到液接类型QDSC效率的世界领先水平,同时展现了基于CISe的合金量子点替代高毒性Cd、Pb量子点制备“绿色”的高效率光伏器件的巨大潜力。 此外,我们还合成Cu∶ZISe纳米微片,探讨其生长机制和合成中各条件变化对产物的影响,并实现其在光电转换中的应用。通过单锅无注射法,合成了扁平状2D结构的Cu∶ZISe纳米微片,并发现这种QPs具有量子阱过渡态所产生尖锐的激子吸收峰(509nm和560 nm处)。通过对Cu∶ZISe QPs反应过程的监测,以及TEM和HRTEM表征,详细研究了QPs的生长机制,推断Cu∶ZISe QPs的生长遵循“软模板”法生长机制。然后,还探讨了改变配体的量、种类,以及反应物中元素的比例对Cu∶ZISe QPs合成的影响。最后,将较小尺寸的Cu∶ZISe QPs组装成QDSC,并利用J-V测试表征其光电转换性能。其开路电压可以达到0.566 V,短路电流密度可以达到13.96 mA/cm2,最终的光电转换效率可达4.21%。此研究结果进一步丰富了2D结构半导体纳米材料在光电转换领域中的应用。