1. 天津理工&南洋理工Sci. Adv.:通過壓力誘導的各向異性變形調控二維鈣鈦礦晶體中的有效光發射
有機鹵化物鈣鈦礦的混合性質和軟晶格使其結構變化和光學性質易受外部驅動力如溫度和壓力的影響,與傳統半導體顯著不同。天津理工大學Shishuai Sun和南洋理工大學熊啟華以及Chee Kwan Gan等人研究了典型的二維鈣鈦礦晶體,苯乙胺鉛碘化物(PEA2PbI4)的壓力誘導光學響應。在3.5 GPa內的中等壓力下,其光致發光連續紅移,在可見光譜中顯示出超高達320 meV的超大能量可調范圍,量子產率幾乎保持不變。理論計算表明,在靜水壓力下發生面外準單軸壓縮,而能量被長鏈配體內苯環的可逆和彈性傾斜吸收。這種各向異性的結構變形通過阻擋高度降低有效地將量子限制效應調節250 meV。在相對較低的壓力范圍內的寬可調性將光電應用擴展到新的范例。
Liu, S., Sun, S. et al. Manipulating efficient light emission in two-dimensional perovskite crystals by pressure-induced anisotropic deformation. Sci. Adv. 5, eaav9445, 2019
Doi:10.1126/sciadv.aav9445 (2019).
https://advances.sciencemag.org/content/5/7/eaav9445
2. ACS Nano:用于醫療診斷、農業和電信的光纖耦合發光聚光器
一般來說,發光聚光器(LCs)主要用于收集陽光并將其轉化為電能,但是目前其在眾多其他領域也有很突出的應用前景。美國UbiQD公司Nikolay S. Makarov團隊通過將基于CuInSexS2-x/ZnS量子點的高性能LCs耦合到具有從可見光到近紅外光譜發射的光纖中,制備了一種可用于醫學診斷、農業和電信領域的一種低成本小型設備,并對各種設計考慮因素和性能進行了討論和總結說明。研究結果表明,這些新型設備有望對空間通信系統、醫療診斷和溫室作物的產量的提供許多重要的幫助。
Nikolay S. Makarov. et al. Fiber-Coupled Luminescent Concentrators for Medical Diagnostics, Agriculture, and Telecommunications. ACS Nano. 2019
DOI: 10.1021/acsnano.9b03335
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b03335
3. 楊陽AM:13%!小分子“電荷驅動器”助力高性能鈣鈦礦量子點太陽能電池
由于鹵素鈣鈦礦膠體量子點(CQD)具有優于常規硫屬化物CQD的光電性質,已成為CQD光伏器件的有希望的候選者。然而,由于量子限制導致的低電荷分離效率仍然是高性能鈣鈦礦CQD光伏器件的關鍵障礙。常規CQD器件中采用的可用于增強載流子分離的策略,例如Ⅱ型核殼結構的設計和用于調節電子性質的表面改性因為難以調節表面配體和結構完整性,仍然不適用于鈣鈦礦CQD。近日,加州大學Yang Yang、Jin-Wook Lee研究團隊利用共軛小分子為鈣鈦礦CQD太陽能電池中的有效電荷分離提供額外的驅動力。得到的鈣鈦礦CQD太陽能電池的開路電壓為1.10 V,短路電流密度為15.4 mA cm-2,填充系數為74.8%,功率轉換效率接近13%,證明了該策略的巨大潛力。
Xue, J. Lee, J.-W. Yang, Y. et al. A Small-Molecule “Charge Driver” enables Perovskite Quantum Dot Solar Cells with Efficiency Approaching 13%. AM 2019.
DOI:10.1002/adma.201900111
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201900111
4. AMI:通過二胺界面改性提高鈣鈦礦發光二極管的性能
鈣鈦礦活性層和電荷傳輸層之間的界面工程已成為高效鈣鈦礦發光二極管(PeLED)的有效策略。近日,南京工業大學Yingdong Xia研究團隊在ZnMgO電子傳輸層(ETL)的頂部引入路易斯堿二胺分子(2,2-(亞乙二氧基)雙(乙基銨),EDBE)以改變PeLED的ZnMgO /鈣鈦礦界面。EDBE中具有兩個氨基,一個氨基可與ZnMgO相互作用以調節鈣鈦礦膜的生長,從而改善電子注入并抑制電流泄漏。同時,另一氨基可以鈍化多晶鈣鈦礦表面上的陷阱態,這將消除陷阱介導的非輻射復合。在EDBE改性后,外部量子效率(EQE)從9.15%增加到12.35%,實現了近紅外PeLED性能的的增強。該研究結果表明,在ETL /鈣鈦礦界面上引入路易斯堿二胺分子是高性能PeLED的有前途的方法。
Tang, L. Xia, Y. et al. Enhanced Performance of Perovskite LightEmitting Diodes via Diamine Interface Modification. AMI 2019.
DOI:10.1021/acsami.9b11866
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.9b11866?rand=4wsovj3i
5. Nano Energy:10.4%效率,PbSe量子點太陽能電池最高值!
與PbS CQD相比,PbSe膠體量子點(CQD)具有有效的多激子產生(MEG)和更大的玻爾激子半徑的優點,PbSe CQD可以在光電器件中實現優異的電荷載流子產生和傳輸。然而,PbSe CQD太陽能電池的效率通常遠低于PbS電池的效率。新南威爾士大學Long Hu和Shujuan Huang團隊結合配體交換和電荷傳輸層工程來優化PbSe CQD太陽能電池的性能。通過一步油墨法將PbSe CQD吸光層沉積在SnO2上,其中超薄PCBM用作改性界面層。具有ITO/SnO2/PCBM/PbSe-PbI2/PbS-EDT/Au結構的電池實現了10.4%的效率,據我們所知,迄今為止報道的PbSe CQD太陽能電池的效率最高效率。
Hu, L. et al. Synergistic effect of electron transport layer and colloidal quantum dot solid enable PbSe quantum dot solar cell achieving over 10 % efficiency. Nano Energy 64, 103922, 2019
Doi:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.103922 (2019).
https://www.sciencedirect.com/science/arti 2211285519306299
6. Adv. Sci.:具有高效紅外/近紅外發射的碳納米點用于多光子激發上轉換熒光
鄭州大學單崇新教授團隊和中科院大連化學物理研究所袁開軍團隊合作,采用原位無溶劑碳化法制備了具有紅外/近紅外(NIR)發射的碳納米點(CNDs),其光致發光(PL)量子產率(QY)為57%。實驗利用CNDs作為紅外/近紅外熒光試劑,充分發揮其高PL和 QY及低生物毒性的特點,實現了單光子和雙光子細胞成像。進一步研究表明,該CNDs在800-2000nm激發下具有多光子激發(MPE)上轉換熒光的性能,其中包括三個近紅外波段(NIR-I:650-950 nm; NIR-II:1100-1350和NIR-III:1600-1870 nm)。在不同波長光的激發下,CNDs可以實現2光子、3光子和4光子的激發熒光,并且在未來有望推動該CNDs在生物成像領域中的進一步應用。
Kai-Kai Liu, Kai-Jun Yuan, Chong-Xin Shan. et al. Effcient Red/Near-Infrared-Emissive Carbon Nanodots with Multiphoton Excited Upconversion Fluorescence. Advanced Science. 2019
DOI: 10.1002/advs.201900766
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201900766
7. 洛桑聯邦理工Angew:鈣鈦礦量子點提高有機太陽能電池的功率轉換效率
新型膠體鹵化鉛鈣鈦礦量子點(LHP QD)的簡便合成,溶液加工性和出色的光電性能使其成為可擴展且廉價的光電應用(包括光伏(PV)器件)的理想選擇。 近日,洛桑聯邦理工學院 Kevin Sivula研究團隊首次將CsPbI3 QD整合到常規有機太陽能電池(OSC)中。 將負載量優化為3wt%,功率轉換效率達到10.8%,比對照器件增加35%,并且是混合三元OSC中的記錄。 對性能增強背后機制的詳細研究表明,增加的光吸收不是一個因素,但增加受體相中的激子分離和減少重組是主要原因。
Guijarro, N. Sivula, K. et al. Lead Halide Perovskite Quantum Dots Enhance the Power Conversion Efficiency of Organic Solar Cells. Angew. 2019.
DOI:10.1002/anie.201906803
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201906803