基质组成、共掺杂或三掺杂对卤化物钙钛矿量子点中镱量子切割发射及太阳能电池应用的影响

摘要： 最近，多种镧系离子（Ln3?）成功掺杂进钙钛矿量子点（PQDs），并发现了Yb3?的2F?/?-2F?/?量子切割发射现象，其可测内量子效率超过100%，被用作太阳能电池的发光转换器，为PQDs的应用开辟了新分支。本研究通过共掺杂与三掺杂方法进一步提升Yb3?的量子切割效率，制备了Yb3?-Ln3?（Ln=Nd、Dy、Tb、Pr、Ce）共掺CsPbCl?Br?I?????量子点，均呈现激子发射、Ln3?离子窄带发射及Yb3?离子量子切割发射。值得注意的是，Yb3?-Pr3?和Yb3?-Ce3?对能有效敏化Yb3?发射，因Pr3?和Ce3?离子提供了接近量子点激子跃迁能级的中间能态。经基质组分优化与三掺杂研究后，Yb3?-Pr3?-Ce3?三掺CsPbClBr?量子点获得173%的光致发光量子产率（PLQY）。将该三掺量子点设计为CuIn???Ga?Se?（CIGS）及硅太阳能电池的下转换层，使功率转换效率（PCE）相对提升高达约20%。改性CIGS进一步用于智能手机充电，可将充电时间从180分钟大幅缩短至150分钟。该发现对拓展杂质掺杂PQDs的应用领域具有重要意义。