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胶体量子点（CQD）的印刷制造有望革新纳米技术产业，但不稳定且昂贵的半导体CQD墨水限制了其规模化应用。

本研究日本电气通信大学信息工程学院沈青、日本东京大学沈青、中国苏州大学功能纳米与软物质研究院刘泽柯和马万里等人开发了一种低成本直接合成硫化铅（PbS）CQD墨水的溶液化学调控策略：通过在弱配位溶剂中构建富碘环境，将碘铅酸盐转化为功能性阴离子并缩合为坚固的表面壳层。这种带静电的表面层可防止CQD聚集和外延融合，形成稳定墨水。通过消除融合诱导的带间态，我们印刷出三维均匀、能带平整的CQD薄膜，载流子传输显著提升。

最终实现了0.04 cm²小面积电池13.40%的认证效率，并将活性面积扩大300倍，制备出12.60 cm²组件，认证效率达10%。

文章亮点总结

  1. 墨水稳定性突破：通过弱配位溶剂与富碘环境协同作用，构建带负电表面壳层，使CQD墨水稳定性提升至8个月，满足工业化印刷需求。

  2. 性能创纪录：印刷制备的CQD太阳能电池认证效率达13.40%，并首次实现面积12.6 cm²组件效率突破10%，为当前文献最高值。

  3. 低成本环保工艺：直接合成墨水材料成本仅0.06美元/W，较传统方法降低96%，且碳足迹减少80%，接近硅基太阳能电池水平。

Shi, G., Ding, X., Liu, Z. et al. Overcoming efficiency and cost barriers for large-area quantum dot photovoltaics through stable ink engineering. Nat Energy (2025).

https://doi.org/10.1038/s41560-025-01746-4

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