北京
北京航空航天大学张晓亮教授与孙志梅教授团队针对铯-甲脒基碘化铅钙钛矿量子点（CsxFA₁₋ₓPbI₃ PQDs）在高效光伏应用中的表面缺陷问题，提出了一种原位双离子电荷补偿策略（DICC），实现了18.17%的创纪录光电转换效率（PCE），并揭示了其性能提升的微观机制。
研究背景与挑战
CsxFA₁₋ₓPbI₃ PQDs因其高光吸收系数和可溶液加工性，被视为下一代光伏材料的候选者。然而，传统合成中极性反溶剂引发的表面配体脱落，导致量子点表面形成大量碘空位和有机阳离子空位，诱发严重的非辐射复合损失和相稳定性问题，限制了其光电性能。
创新策略与机理
团队通过双分子亲核取代反应（SN₂），在非极性溶剂中同步生成双离子配体Ph₃P-I⁺和I₃⁻，并使其原位锚定于量子点表面缺陷位点。结合实验表征（如XPS、PL、TRPL）与理论计算（DFT），证实DICC策略可实现：
1.缺陷精准修复：双离子配体通过静电相互作用填补空位，抑制离子迁移，显著降低缺陷态密度（~85%）；
2.能带结构优化：表面晶格重构后，量子点导带底能级下移，与传输层能级匹配更优，促进载流子提取；
3.电子耦合增强：配体与量子点界面形成强化学键，提升界面电荷转移速率（~3倍）。
性能突破与应用前景
基于DICC-PQDs的太阳能电池在AM 1.5G光照下实现18.17%的PCE（认证效率17.9%），并展现出优异的湿度/热稳定性（85% RH、60℃下1000小时保持初始效率的92%）。该策略为钙钛矿量子点的表面缺陷工程提供了普适性解决方案，可推广至光电探测器、发光二极管等领域，助力高性能光电器件的产业化发展。
文献信息
In Situ Dual-Ionic Charge Compensation for CsxFA1-xPbI3 Perovskite Quantum Dot Solar Cells with Over 18% Efficiency
Guoliang Wang, Bainian Ren, Xinyi Mei, Mingxu Zhang, Junming Qiu, Zhimei Sun, Xiaoliang Zhang
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202508425
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