阿卜杜拉国王科技大学 一种具有长链表面配体的硫化铅量子点
由量子点制成的太阳能电池作为下一代光伏技术显示出巨大的前景，但需要证明其长期稳定性
信用:KAUST，Ahmad Kirmani 在KAUST开发的一种沉积极薄且光滑薄膜的工艺可以使基于量子点技术制造稳定的太阳能电池变得更加容易
胶体量子点是微小的半导体颗粒，能够吸收大范围波长的光
因为这些点很容易混合到液体溶剂中，研究人员将它们用作“太阳能墨水”，可以印在可弯曲的塑料薄片上
然而，早期的原型显示暴露在空气和紫外线辐射下会降低细胞将阳光转化为电能的能力
“在2014年之前，胶体量子点太阳能电池非常不稳定，无法在受控的氮气环境之外生存，”考斯特大学的毕业生艾哈迈德·基尔马尼说
“随着新架构的开发，这种情况发生了变化，新架构提高了设备稳定性和功率转换效率
" 最新的量子点太阳能电池将微小颗粒夹在两层薄膜之间，这两层薄膜被称为电子或空穴传输层
这些涂层的设计是为了将光激发点产生的负电荷或正电荷快速提取到外部电路中
此外，这些层提供了对外部因素的急需保护
示意图显示了具有厚氧化锌电子传输层的控制太阳能电池(左)和采用在本工作中开发的超薄且稳定的电子传输层的太阳能电池(右)
每个示意图后面都有扫描电镜图像
学分:KAUST 2020Ahmad R
Kirmani Kirmani和他的同事意识到减小电子传输层的尺寸可以提高量子点太阳能电池的性能
这些薄膜通常包含对紫外线敏感的材料，例如氧化锌，并且通常需要超过100纳米厚，以防止形成可能使器件短路的缺陷
相比之下，更薄的薄膜更受欢迎，因为它们可以以更高的速度提取光生电子
KAUST团队开发了一种两步技术来生产超薄薄膜，这种薄膜足够光滑，可以有效地收集电子
首先，他们在透明电极上沉积氧化铟涂层，以促进高度有序的薄膜生长
仅20纳米高的氧化锌的第二次沉积封闭了任何多孔缺陷，并产生了极其均匀的界面
“最初，由于表面的不规则性，我们在设备的再现性上有困难，”基尔马尼说
“然而，超薄薄膜能更好地粘附在基底上
通过优化溶液浓度，我们减轻了机械应力，制造出非常平坦的薄膜
" 与控制装置的比较表明，超薄电子传输层的工作效率与较厚的氧化锌膜相当
令人惊讶的是，新太阳能电池中锌和铟氧化物的混合延长了其保存期、运行稳定性和对紫外线的耐受性——该团队将这一优势部分归因于通过该设备增强的透光率
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