因独特的光电特性、可溶液操控性及显著的多激子产生效应，胶体量子点成为一类重要的新型太阳能材料。采用胶体量子点的太阳能电池有望突破Shockley–Queisser极限（31%）而达到44%的能量转换极值，因此胶体量子点太阳能电池已经成为量子点及太阳能研究的热点。然而，当前量子点太阳能电池的效率还很低，且因不清楚其内部工作机理而严重限制了器件性能的提高。
光电信息学院微电子学系张道礼教授领导的胶体量子点研究团队一直致力于量子点的制备及其器件应用的研究。最近，该团队张建兵老师在美国可再生能源国家实验室做博士后访问学者期间，利用稳态光致发光谱系统深入研究了PbS量子点太阳能电池中载流子的产生、输运和复合过程，为理解量子点太阳能电池的工作机制提供了有力的理论及实验依据。相关研究成果发表于美国化学学会旗下ACS Nano，Charge Generation in PbS Quantum Dot Solar Cells Characterized by Temperature-Dependent Steady-State Photoluminescence. ACS Nano 2014, 8, 12814-25.（张建兵老师为共同第一作者）。
该研究结合变温稳态光致发光谱和原位电流-电压表征研究了不同衬底上及实际电池器件中PbS量子点薄膜中的载流子产生、输运及复合。电池器件的结构为Al/MoO3/EDT-PbS/ZnO/ITO。研究表明，低温时，激子扩散至ZnO界面，通过界面电荷转移而猝灭光致发光；高温时，激子通过声子辅助的隧穿而分解，并且此激子分解过程还与辐射和非辐射复合过程相竞争；PbS量子点太阳能电池中激子分解的活化能约为40meV。
深入理解量子点太阳能电池的工作机理是当前此领域亟待解决的问题，而该研究则在此方向迈出了坚实的一步，势必加速此领域的发展。
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