与大块材料相比，胶体量子点具有巨大的比表面积，这为化学工程控制量子点表面提供了足够的空间。然而，巨大的比表面积也给量子点带来了先天缺陷。例如，量子点的表面对周围的化学环境极为敏感。较早的研究发现，硫化铅量子点在合成过程中容易原位羟基化，表面羟基的比例与光伏器件的性能呈负相关。近年来，它被广泛报道。人们凭经验将羟基视为量子点的缺陷形式之一，但到目前为止，羟基的缺陷机制??仍不清楚。

苏州大学功能纳米与软物质研究所（FUNSOM）马万里教授和刘泽克副教授发现羟基化量子点表面具有很强的吸水能力。通过原位加热XPS、XAS测试和DFT理论模拟，验证了量子点表面吸附水的存在，并重新校准了XPS中O1s的OH峰和OH+H2O的吸附峰。更重要的是，研究发现周围环境中的水会促进量子点的随机融合。由于量子限域效应，融合的量子点具有更窄的光学带隙，从而在量子点薄膜中引入光敏缺陷，增加了量子点薄膜的斯托克斯位移，大大降低了荧光寿命。这种现象在卤素表面钝化的其他 IV-VI 族量子点中也很常见。为了抑制水对量子点的负面影响，作者发现通过对流组装法制备的量子点薄膜比传统实验室规模旋涂法制备的量子点薄膜更加有序和致密。形态特征是量子点。点膜带来明显的自排水作用，可有效抑制周围环境中水分的渗入及后续的负面影响，大大提高光伏器件的性能和热稳定性。这一发现为量子点表面羟基缺陷的机理提供了更深入的解释，为大气环境下量子点光电器件的印刷和制备提供了有效的解决方案。

该结果以“水对胶体量子点太阳能电池的影响”为题发表在《自然通讯》上。在这项工作中，Steffen Duhm 教授、张亮教授、王陆教授和熊世云副教授在材料表征分析和理论模拟方面提供了帮助。马万里教授课题组史国正博士为论文第一作者。

来源：苏州大学

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