最近,块状金属卤化物钙钛矿半导体的发展引起了人们对其相应的钙钛矿 QD 的浓厚兴趣。QD,更广泛地称为纳米晶体,构成了一类不同于分子和块状材料的新型材料。由于其独特的尺寸、成分、表面和工艺依赖性光电特性,它们已迅速发展到光电应用的前沿。更重要的是,它们超高的表面积体积比使各种表面化学工程策略能够调整和优化其光电特性。最后,三维受限量子点提供近乎完美的光致发光量子产率、缓慢的热载流子冷却时间,尤其是它们使用工业友好型溶剂的胶体合成和加工,彻底改变了电子学、光子学和光电子学领域。特别是在新兴的基于钙钛矿 QD 的光伏中,表面化学的进步在五年内将创纪录的功率转换效率 (PCE) 提高到 19.1%,超过了所有其他胶体 QD 光伏 (PV)。

鉴于器件性能的快速增强,钙钛矿 QD PV 引起了广泛关注。对半导体钙钛矿 QD 的进一步研究将导致先进的表面结构、对卤化物钙钛矿的更深入理解和增强的 PCE。在这篇综述文章中,我们全面总结和讨论了新兴的钙钛矿 QD PVs,提供了对表面化学设计对其电子耦合、分散性、稳定性和缺陷钝化的影响的见解。 当前钙钛矿 QD 的局限性主要来自其“软”离子性质和动态表面平衡,这导致单分散钙钛矿 QD 和用于高通量打印技术的导电油墨的大规模合成存在困难。

苏州大学袁建宇等人提出,表面化学的发展正在成为进一步提高 PCE 的平台,旨在达到 20% 的里程碑。此外,本综述还讨论了集成人工智能以促进钙钛矿量子点的大规模生产,用于大面积、低成本的光伏技术,这可能有助于解决重大的能源挑战。

Surface chemistry-engineered perovskite quantum dot photovoltaics

X. Zhang, H. Huang, C. Zhao and J. Yuan, Chem. Soc. Rev., 2025, Advance Article , DOI: 10.1039/D4CS01107D

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/cs/d4cs01107d

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