钙钛矿量子点CdSe/CdS/CsPbI3/PbSe QD异质结构

异质结构的纳米晶体通常由一个核和一个保护壳组成，具有许多众所周知的例子，例如CdSe / CdS核-壳结构。基于PeQD芯核-壳纳米晶体的形成是复杂的，由于需要的离子晶体（钙钛矿）和原子晶体（合金半导体）之间创建一个异质结构。仍然可以设计这种结构，例如提出的CsPbI 3 / Mg x Zn 1- x Te QD的例子所示。当在外部电极上施加电偏压时，这种异质结构可以防止PeQD固体内部的离子迁移，从而增强其稳定性。

另一方面，硫族化物中铅与钙钛矿的晶格常数之间的出色匹配为形成一系列核-壳异质结构提供了可能。作为示例，图10a，b示出了MAPbI 3和PbS的晶体结构的晶格匹配。这种核-壳型PbS-钙钛矿结构可以很容易地在溶液中制造，并且显示出可以增强太阳能电池的性能和稳定性。具有钙钛矿的QD作为芯材的芯-壳异质结构的实例仍然很少。CsPbI3使用三辛基膦硒化物作为硒源，可以在胶体相中直接合成/ PbSe异质结构量子点。图10c，d中的TEM和HRTEM图像 显示了一个中心区域，该中心区域的平面间距为0.62 nm，被识别为CsPbI 3 QD。这些图像中的表面区域被标识为PbSe，与其（200）平面相关的平面间距为0.3 nm。基于这些CsPbI 3 / PbSe QD的太阳能电池不仅达到了可观的13.9％的PCE，而且在潮湿环境中的存储稳定性也大大提高。在空气中存储60小时后，这些设备保留了其初始PCE的80％，而参考CsPbI 3基于设备的设备仅维护50％。

a，b）晶体结构模型，证明MAPbI 3和PbS之间的晶格匹配。c）TEM和d）HRTEM图像d）CsPbI 3 / PbSe异质结构NC。

ZnS是另一种很有前景的保护性半导体材料，其晶体结构与PeQD的晶体结构非常匹配。据报道，使用ZnS作为外壳可将CsPbBr 3 NC的PL寿命从13 ns延长至106 ns。就稳定性而言，由CsPbBr 3 / ZnS量子点加工而成的薄膜在浸入水中的同时可保持2天以上的PL强度，而由CsPbBr 3 QDs制成的薄膜的PL则在2小时内被完全淬灭。尽管这一结果令人鼓舞，但尚未在光伏应用的背景下研究这种异质结构。

尺寸控制

钙钛矿量子点较常见的结构仍然是3D ABX 3晶体结构和组成，它由角共享的PbI 6八面体与空位填充的A阳离子组成。当将长链有机阳离子（例如丁基铵（BA）或苯乙铵（PEA））用作A-阳离子时，3D钙钛矿结构将分层，形成所谓的2D或准2D结构。如示于图 11a中，随着厚度的层（Ñ）随后减小尺寸并表现出强的量子约束效应。因此，它们增加的形成能应改善材料稳定性以及器件稳定性。比较了具有不同层数（n值）的2D钙钛矿材料的稳定性。在90％相对湿度下储存1周的过程中，通过XRD追踪了这些层状钙钛矿。与3D钙钛矿不同，2D钙钛矿薄膜的XRD峰强度没有明显变化，表明稳定性显着提高。但是，如图11c所示，要在稳定性和性能之间进行权衡。因为长链A阳离子可作为绝缘屏障，可防止电荷从钙钛矿片中传输和提取。在增加（PEA）2（MA）n 1 Pb n I 3 n +1钙钛矿中的层数n时，观察到了较高的性能，尽管稳定性较低。发现n  = 60个基于准2D钙钛矿的太阳能电池在稳定性和性能之间达到了较佳平衡，证明无滞后的AM1.5 PCE为15.3％。

a）具有不同n值的（PEA）2（MA）n 1 Pb n I 3 n +1钙钛矿的晶胞结构，显示了尺寸从2D（n  = 1）到3D（n  =∞）的演变。b）基于层状（PEA）2（MA）n 1 Pb n I 3 n +1钙钛矿的太阳能电池的PCE作为n值的函数，这表明随着n值的增加，性能得到了提高；但是，稳定性下降。

使用诸如氧化膦的添加剂可以通过钝化钙钛矿的裸露表面来进一步增强其尺寸，从而降低其稳定性。可以采用混合尺寸的钙钛矿（0D，1D，2D和3D）作为吸收层，以找到稳定**的太阳能设备的较佳点。张等。用梯度逐层结构的0D QD，2D纳米片和3D块状CsPbBrI 2钙钛矿形成的具有纳米结构钙钛矿异质结的人造太阳能电池。已经显示出这种架构导致有利的能带对准，从而导致增加的光电流。3D–2D–0D混合太阳能电池的黑暗存储和运行稳定性（在35％相对湿度下为25°C）都得到了显着改善。

小编：wyf 03.04