PbS量子点能级结构的尺寸和配体依赖性及其对异质结电池性能的影响

摘要： 通过电化学循环伏安测试和吸收光谱测试, 确定了有机配体(油酸)和原子配体(四正丁基碘化铵, TBAI)钝化的不同粒径(2.6~4.5 nm)PbS量子点的导带和价带能级, 并研究了量子点尺寸对PbS/TiO2异质结电池(空气气氛中制备)性能的影响。结果表明：PbS量子点的能级结构受其粒径大小和表面配体特性的影响。当PbS量子点尺寸从2.6 nm增加至4.5 nm时, 油酸包覆PbS量子点的导带底从-3.67 eV减小到-4.0 eV, 价带顶从-5.19 eV增加到-4.97 eV; 而对于TBAI配体置换的PbS量子点, 其导带底和价带顶则分别从-4.15 eV和-5.61 eV变化至-4.51 eV和-5.46 eV。粒径为3.9 nm的PbS量子点所制备的电池性能最优, 其能量转化效率达到2.32%, 这可归因于其适宜的禁带宽度、结晶质量和良好的PbS/TiO2界面能级匹配度。