铅卤化物钙钛矿ABX3晶体薄膜量子点

铅卤化物钙钛矿量子点

卤化钙钛矿已被广泛研究作太阳能电池应用的关键活性材料。基于钙钛矿型太阳能电池最近突破性地实现了25.5%以上的效率，并使其与现有的成熟光伏技术相媲美。

钙钛矿因其直接带隙（E g = 1.5–1.6 eV）表现出优异性能，在拥有较长载流子扩散长度的同时也展现出较高的载流子迁移率而被视为高效太阳能电池材料。其胶体纳米晶体形式（即量子点）不仅在相平衡性和能隙可调性方面具有明显优势，在稳定性方面也表现突出。钙钛矿常被认为是一种“抗缺陷”的材料这一特性意味着其固有的缺陷不会干扰电子与空穴之间的转移过程。相比之下，在传统的II–VI、III–V及IV–VI半导体量子点中并未观察到这种显著的优势因此使得钙钛矿量子点在低陷阱密度这一独特性质上独具特色。较低陷阱密度降低了配位体或较宽能隙材料对电子表面钝化的必要条件

尽管胶态钙钛矿型量子点相较于其同类型的大尺寸材料，在室温环境下展现出显著提升的相稳定性能；目前关于其降解机理的研究仍存在疑问。

在运行中钙化钛矿及基于此的光伏器件已经实现了稳定的性能表现,已成为了当前钙钛矿研究领域关注的重点问题之一

钙钛矿量子点（PeQDs）遵循通常的ABX_3化学计量模式，在其结构中采用角共享[BX_6]^{-}八面体骨架构建。这些立方八面体空隙通常由A型阳离子填充。有机-无机卤化物中的单价A^{-}阳离子主要以甲基铵形式存在，也有可能是甲胺或胍类化合物；其中二价B^{+}阳离子多为铅元素为主导，在某些情况下也包含锡或锗元素；而X^{-}阴离子则常见于Cl、Br、I及其组合形式。全无机卤化物钙钛矿与有机前驱体的主要区别在于其A^{-}阳离子全部为无机形式。

a) 利用有机阳离子作为载体，在角共享八面体框架下并结合空隙填充策略合成卤化钙钛矿材料后形成的ABX³晶体结构图景。
b) CsPbI₃晶体经历热力学性质变化，在吸收力较强的黑色α-型阶段达到较高的转换温度（约360°C）。当温度降至较低水平时（例如低于该临界值），立方对称性被破坏导致钙钛矿晶体发生形变，并被分别命名为β-型和γ-型结构。随后于25°C时发生进一步变化（δ型），此时材料呈现黄色外观。

通过降低纳米尺度晶体尺寸以减少表面积能，在CsPbX3钙钛矿中实现了稳定的PeQD型结构状态。随着纳米晶体尺寸的进一步减小（即尺寸降低），CsPbI3立方相呈现出更强的稳定性特征。研究者报道了一种热注射法工艺路线成功制备了尺寸范围在8至16纳米之间的系列型变胞 grown CsPbI3 QDs（8–16 nm）。为了将这些量子点纳入太阳能电池组中使用，则需去除其较长的绝缘配体基质；而对于阴离子类（油酸酯）和阳离子类（油基铵）配体，在处理方法上则有所区别。具体而言，在制备多孔层时可逐层沉积每一层QD后形成薄膜；随后利用无水乙酸甲酯（MeOAc）作为抗溶剂材料来去除前道工艺所形成的多孔膜基质；最后则可通过甲脒盐进行处理以清除残留物。
该策略基于阳离子交换技术制造多孔结构设备，在Cs1- x FAsx/I 3体系中实现了可控合成碘化铅三量子点（其中x值在0≤x≤1范围内均可调）。这种多孔状设备在多晶钙钛矿基底中展现出良好的应用前景。

纳米杂化多维(GA)(MA)3Pb3I10钙钛矿材料

石墨烯量子点(蓝光）

CsPbI3无机钙钛矿

CH3CH2NH3PbI3钙钛矿材料

CH3NH3SnI3钙钛矿材料

CH3NH3PbCl3钙钛矿材料

CH3NH3PbBr3钙钛矿材料

CH3NH3PbI3钙钛矿材料

CH(NH2)2PbI3钙钛矿材料

介孔二氧化硅包纳米金棒

三角形银纳米片50nm

谷胱甘肽修饰的金纳米2nm

硅球表面点缀的金纳米颗粒

铂纳米粒子

石墨烯负载了Fe3O4，再整体包SiO2

聚丙烯酰胺基偶氮苯(PAAAB)

纳米银修饰石墨烯

苯硼酸酯葡聚糖

介孔二氧化硅包裹四氧化三铁 50nm

聚苯胺石墨烯复合材料

茶多酚吸附碳酸钙微球

碳量子点（400-450）

水溶性单核表面羧基化CdTe量子点

PEG113-PCPT40

MIL-53(Fe)

MIL-88B(Fe)

MIL-101(Fe)

ZIF-11

PCN-222

聚苯胺/牛血清白蛋白/钙钛矿纳米复合材料

TiO2维度对TiO2/PVDF复合材料

石墨镍粉PET基复合机敏材料

PS/TiO2复合球

聚乙烯/无机填料复合材料

CNT/GNs/PVDF电介质复合材料

窄带隙聚合物PDPP3T钙钛矿/BHJ杂化太阳能电池

聚合物PDTP-DFBT钙钛矿太阳能电池

EQE钙钛矿/BHJ杂化太阳能电池

碘化铅(PbI2)混合离子钙钛矿薄膜

聚氧化乙烯-甲基溴化铵/溴化铅(Ⅱ)复合材料薄膜

聚乳酸(PLA)/三碘化甲基铅胺(MAPbI3)钙钛矿复合薄膜

PEDOT:PSS/钙钛矿/PCBM平面异质结杂化太阳电池

铅卤钙钛矿纳米晶

聚甲基丙烯酸甲酯聚合物包裹钙钛矿纳米晶

钙钛矿/聚合物纳米球

共轭聚合物/钙钛矿型有机金属卤化物光伏材料

窄带隙聚合物PDPP3T钙钛矿/BHJ杂化材料

PVAm改性OHP薄膜

聚合物钙钛矿RRAM器件

钙钛矿/聚合物复合发光材料

硅丙烯酸酯(PDMS)掺和有机金属卤化物钙钛矿可拉伸发光膜

聚环氧乙烷(PEO)掺和有机金属卤化物钙钛矿可拉伸发光膜

CsPbBr_3/聚合物复合薄膜

聚乙烯/钙钛矿量子点

聚丙烯/钙钛矿薄膜

聚氯乙烯/钙钛矿晶体材料

聚苯乙烯/钙钛矿太阳能电池

聚甲醛/钙钛矿量子点薄膜

聚碳酸酯/钙钛矿纳米片

聚砚/钙钛矿复合材料

聚酰亚胺/钙钛矿晶体纳米片

聚芳醚/钙钛矿复合纳米材料

聚芳酰胺/聚合物复合薄膜

含氟高分子/钙钛矿量子点

含硼高分子/钙钛矿薄膜

离子交换树脂/钙钛矿薄膜

感光性高分子/钙钛矿太阳能电池

高分子催化剂/钙钛矿纳米片

碳链高分子/钙钛矿复合材料

杂链高分子/钙钛矿复合纳米材料

元素有机高分子/钙钛矿量子点薄膜

无机高分子/钙钛矿量子点薄膜

聚酯/钙钛矿量子点薄膜

聚酰胺/钙钛矿晶体纳米片

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酚醛树脂/钙钛矿晶体纳米片

环氧树脂/钙钛矿复合材料

聚氯乙烯树脂/钙钛矿复合材料

聚乙烯树脂/钙钛矿复合材料

聚己内酰胺纤维/钙钛矿复合材料

聚对苯二甲酸乙二酯纤维/钙钛矿复合材料

聚丙烯腈纤维/钙钛矿复合纳米材料

聚甲基丙烯酸甲酯/钙钛矿复合纳米材料

聚四氟乙烯/钙钛矿复合纳米材料

聚酰胺66/钙钛矿复合材料

聚酰胺1010/钙钛矿复合材料

丁苯橡胶/钙钛矿复合材料

氯丁橡胶/钙钛矿复合材料

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