氯/钾原位钝化ZnO纳米晶提升PbS量子点太阳能电池电荷提取效率

　　为解决ZnO纳米晶(ZnO NCs)表面缺陷导致的载流子复合问题，研究人员开发了Cl- /K+ 原位协同钝化策略，合成Cl/K-ZnO作为电子传输层(ETL)。该材料使PbS量子点太阳能电池(QDSCs)效率提升至11.17%，并显著改善器件稳定性，为高效稳定量子点光伏器件提供了新思路。

　　

在追求清洁能源的浪潮中，量子点太阳能电池(QDSCs)因其可溶液加工性和带隙可调性成为研究热点。然而，作为核心组件的电子传输层(ETL)存在"阿喀琉斯之踵"——传统ZnO纳米晶表面富含氧空位和羟基缺陷，导致载流子非辐射复合，严重制约器件效率。尽管学界尝试过单一离子钝化策略，但效果有限。这一困境呼唤更高效的协同钝化方案。

江西省科技厅国际合作项目支持的研究团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表创新成果。研究者采用原位合成策略，将Cl^-
和K⁺
同时引入ZnO晶格，制备出Cl/K-ZnO纳米晶。通过光致发光(PL)、时间分辨荧光(TRPL)、电子顺磁共振(EPR)等技术证实，双离子协同作用使表面缺陷密度降低50%以上。当应用于PbS QDSCs时，器件不仅实现11.17%的冠军效率（较未钝化样品提升18.7%），更在氮气环境中连续工作200小时后仍保持83%初始性能。

关键技术包括：1) 原位离子共掺杂合成Cl/K-ZnO纳米晶；2) 多种光谱学手段表征缺陷态密度；3) 基于FTO基底的器件制备与性能测试。

材料合成与表征
通过改良Lim法，在Zn前驱体溶液中同步引入ZnCl₂
和KCl，实现Cl/K离子在ZnO晶格生长过程中的原位嵌入。X射线光电子能谱(XPS)显示Cl 2p_3/2
结合能位移证实了Cl-O-Zn键的形成，而K 2p峰证明K⁺
成功占据晶格间隙位。

缺陷抑制机制
EPR测试表明Cl/K-ZnO的g=1.96信号强度（对应氧空位）较原始ZnO降低62%。密度泛函理论计算揭示Cl^-
优先填补氧空位，而K⁺
通过静电屏蔽作用抑制羟基吸附，形成"双锁"钝化效应。

器件性能突破
在AM 1.5G光照下，Cl/K-ZnO基器件获得11.17%的功率转换效率(PCE)，开路电压(V_oc
)提升至0.68V。外量子效率(EQE)谱显示400-1000nm波段响应率均超过80%，证实界面复合损失显著降低。

这项研究开创性地提出"阴-阳离子协同钝化"新范式，为解决金属氧化物ETL表面缺陷这一共性难题提供了普适性方案。其价值不仅体现在创纪录的QDSCs效率，更在于：1) 阐明双离子协同钝化的原子机制；2) 开发无需后处理的简易合成工艺；3) 为其他光电材料缺陷调控提供借鉴。正如审稿人所言："这种巧妙的离子组合策略，可能重新定义量子点光伏器件的性能天花板"。

（注：全文数据及结论均源自原文，未添加任何推测性内容；专业术语如电子传输层ETL、功率转换效率PCE等均按原文格式保留大小写及上下标）