【材料】JACS：一种量子点敏化剂在介孔TiO2膜内高密度负载的新方法学术资讯

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低成本太阳能电池技术是解决当今能源和环境等社会问题的一种有效途径。量子点敏化太阳电池（QDSC）是利用无机半导体纳米晶（即量子点）作为光捕获剂进行光电转化的一类新型太阳能电池。由于量子点敏化剂能带可调和吸光系数高及敏化构型对材料纯度的低依赖性，使得该类电池兼具有高效率和低成本的潜质。然而报道的光电转换效率（12%）远低于其理论转换效率（44%），因此提高其光电转换效率仍然是该类电池当前最重要的目标。

提高太阳电池转换效率，最根本途径就是尽可能多地吸收太阳光子，并将光子的能量高效转换成光生电子的电势能。这要求光捕获剂量子点不仅具有合适的导带位置和宽的光谱吸收范围，而且需要其在介孔TiO2内达到一定的负载量，这样才能保证光阳极对太阳光的高效吸收利用。这对这一特性，华东理工大学化学与分子工程学院李艳副教授课题组提出将具有光电特性优势互补的不同种类预合成量子点敏化剂，通过表面配体诱导自组装策略负载在TiO2多孔膜内制备多组分量子点共敏化光阳极，利用不同量子点间的协同效应来提高对太阳光的利用效率，从而提高QDSC光伏性能（Adv. Mater., 2018, 30, 1705746）。在此工作基础上，近期，该课题组继而构建一种更为简便有效的在介孔TiO2膜内高密度负载量子点敏化剂的新方法。利用阳离子表面活性剂处理预先沉积量子点的TiO2膜，改变其表面zeta电位，并在该预沉积膜内再次引入量子点。这种采用阳离子表面活性剂辅助的“简单二次沉积”方法，不仅实现量子点在光阳极膜内的高密度负载，而且使预先合成的各种高质量胶体量子点负载在同一光阳极膜上成为可能。基于Zn-Cu-In-Se量子点敏化剂，实现组装的QDSC光电流密度超过27 mA/cm2，结合Cu2S/铜片对电极获得了10.26%的认证效率；采用MC/Ti对电极获得了最高13.50%的光电转换效率。该方法的建立大大提高了量子点光捕获剂在光阳极内的负载量，为构筑高效全固态QDSC打下了坚实的基础。

相关研究成果发表于国际学术期刊J. Am. Chem. Soc. 上，华东理工大学为通讯单位，博士生王伟和硕士生赵连靖为共同第一作者，李艳副研究员为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金创新研究群体项目和面上项目、上海市科技重大专项以及“111”引智计划等资金的支持。

近年来，该研究小组致力于量子点太阳能电池的研究，在高效对电极催化剂的合成（J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 2210；J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 2129；Solar Energy, 2018, 169, 505；J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 7214）及准固态量子点太阳能电池的构建（J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 1461；J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 14894；Res. Chem. Intermed., 2018, 44, 1161）等多方面取得了阶段性进展。

该论文作者为：Wei Wang, Lianjing Zhao, Yuan Wang, Weinan Xue, Fangfang He, Yiling Xie, Yan Li

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