CdSe和PbCl 2之間陽離子交換太陽能電池原位鈍化

增強(qiáng)PbX QD的抗氧化性的常用方法是通過鹵化物進(jìn)行表面鈍化。此方法依賴于鹵離子與表面上的Pb原子的結(jié)合，從而減少O 2可以吸附的位點(diǎn)數(shù)量（圖 ）。鹵化物鈍化可以在原位或合成后進(jìn)行，即在QD合成過程中或之后進(jìn)行。

太陽能電池原位鈍化的一種流行途徑是通過CdSe和PbCl 2之間的陽離子交換。代替直接合成的PbSe QD的，量子點(diǎn)的CdSe用PBCL處理2，導(dǎo)致鎘陽離子交換為鉛陽離子。這會(huì)導(dǎo)致PbSe QD具有氯化物鈍化的Pb部位，并具有鎘對(duì)Se部位進(jìn)行鈍化的額外好處。

使用ZnSe代替CdSe。ZnSe除具有PbCl 2之外，還具有與PbI 2和PbBr 2交換陽離子的能力，而CdSe僅限于PbCl 2。這提供了更大的材料選擇靈活性，因?yàn)槌�氯化物外還可以使用碘化物和溴化物。但是，ZnSe路線不如CdSe那樣頻繁使用，可能是因?yàn)?/span>Zn似乎沒有與鎘相同的鈍化增強(qiáng)特性。一種更直接的氯化鎘鈍化方法是基于在QD生長(zhǎng)期結(jié)束后將CdCl2溶液注入反應(yīng)溶液中。PbSe和PbTe太陽能電池都證明了這種方法。

氧化和鈍化對(duì)PbSe量子點(diǎn)的影響的插圖。a）顯示所有Pb [111]面均被油酸酯配體完全覆蓋，這可通過空間位阻保護(hù)PbSe 免受氧的影響。四個(gè)面中的三個(gè)被鹵化鉛鈍化，Pb原子阻擋了Se [100]位，而鹵化物原子阻擋了Pb [100]位。b）右側(cè)[100]構(gòu)面顯示為未鈍化。氧氣與硒化物反應(yīng)生成不良的氧化層，以灰色和薄荷綠色表示。

QD合成后，也可以在溶液階段或通過固態(tài)配體交換進(jìn)行鹵化物處理。報(bào)道了較早利用鹵化物鈍化的成功嘗試之一。

在2012年證明了用分子氯處理過的PbSe量子點(diǎn)比未處理過的空氣更穩(wěn)定。進(jìn)一步的研究表明，其他鹵化物也可用于PbSe QD鈍化。

在2015年。比較了用Cl，Br，I或F的四丁基銨鹽鈍化的油酸酯封端的PbSe QD膜之間的比較。吸收光譜（圖 ）表明經(jīng)四丁基氟化銨處理的膜在數(shù)小時(shí)內(nèi)變質(zhì)，這與使用氟化物作為鈍化劑的其他失敗嘗試相一致。在另一方面，氯- ，溴-和I -鈍化片顯示五天后只有輕微的藍(lán)移，它們的一激子峰下保持超過90天。經(jīng)碘化四丁基銨（TBAI）處理的膜被發(fā)現(xiàn)是較穩(wěn)定的，顯示出較低的峰展寬和藍(lán)移度。在使用TBAI，十六烷基三甲基溴化銨，EDT或3-巰基丙酸（3-MPA）作為配體的比較中，碘化物導(dǎo)致PbSe QDSC的鈍化效果更好。

證實(shí)了碘化物是PbX QD鈍化的較佳鹵化物的發(fā)現(xiàn)。在他們對(duì)溶液相鹵化鋰鹽鈍化的PbX QD的研究中，PbSe-LiI點(diǎn)顯示出較高的光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY）。進(jìn)一步的研究還報(bào)道了碘化物是一種優(yōu)良的鈍化劑。發(fā)現(xiàn)PbI 2使PbCl 2的鈍化效果更好，分子I 2處理顯示出改善的器件性能。

與其他鹵化物相比，經(jīng)過I處理的PbX QD具有如此優(yōu)越的鈍化作用，這可以通過硬酸和軟酸/堿理論來解釋，該理論預(yù)測(cè)，碘化物與Pb 2+的結(jié)合比氯化物或溴化物更強(qiáng)。通過將碘化鉀（KI）摻入配體交換溶液中，可以大大提高碘化物處理過的PbS QD的穩(wěn)定性。PbS‐KI‐PbI 2器件在連續(xù)光照300小時(shí)后仍保持其PCE的83％，而PbS‐PbI 2僅50小時(shí)后，控制設(shè)備就下降到其初始PCE的75％。研究了用各種金屬氯化物鹽處理的PbSe太陽能電池，發(fā)現(xiàn)合成后的CdCl 2處理比使用Na +，K +，

Zn 2 +，Sn 2 +，Cu的氯化物鹽處理具有更大的穩(wěn)定性提高。2+或In 3+。經(jīng)過CdCl 2處理的太陽能電池在空氣中放置200天后，至少保持了其初始PCE的70％。這些報(bào)告表明，金屬鹵化物對(duì)于PbX QD的鈍化特別有希望。

用五種不同的配體制造的PbSe QD薄膜的吸光度隨時(shí)間變化。a）樣品的一個(gè)激子峰位置隨時(shí)間變化的摘要；插圖比較了90天后PbSe-Cl，PbSe-Br和PbSe-I的峰寬。b）PbSe-EDT，c）PbSe-F，d）PbSe-Cl，e）PbSe-Br和f）PbSe-1的吸光度演化。

PbX QD鈍化不限于使用鹵化物。用膦酸鈍化的油酸酯封端的PbSe QD取得了良好的結(jié)果。他們的方法基于簡(jiǎn)單地用三（二乙氨基）膦硒化物（TDPSe）代替普通的硒化物前體三辛基膦硒化物。在空氣中三周后，鈍化點(diǎn)在四氯乙烯中的分散體的吸收光譜保持其峰值位置。

這些點(diǎn)被用在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，但是這種方法在光伏應(yīng)用中也可能值得探索。研究了烷基硒化物配體鈍化的PbSe QD，發(fā)現(xiàn)雖然增加了短期抗氧化性，但這些配體本身也引入了其他陷阱態(tài)。

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