SNUEI

Control Over Ligand Exchange Reactivity in Hole Transport Layer Enables High-Efficiency Colloidal Quantum Dot Solar Cells

2021 · ACS Energy Letters

저자

Margherita Biondi, Min‐Jae Choi, Seungjin Lee, Koen Bertens, Mingyang Wei, Ahmad R. Kirmani, 이건희 (Geonhui Lee), Hao Ting Kung, Lee J. Richter, Sjoerd Hoogland, Zheng‐Hong Lu, Francisco Pelayo García de Arquer, Edward Hartley Sargent

연구주제

Quantum Dots Synthesis And Properties · Organic Electronics and Photovoltaics · Chalcogenide Semiconductor Thin Films

NTIS 과학기술표준분류

에너지/자원만에너지·환경·원자력 확장

에너지/자원 > 신재생에너지 > 태양광에너지 외

배정 근거: AI 키워드가 잡은 NTIS 과제의 분류(정책 연계 맵과 같은 방법).

AI 연구 키워드·방법

콜로이드 양자점 태양전지 정공수송층(HTL) 리간드 교환

키워드 (OpenAlex)

colloidal quantum dot solar cells hole transport layer thiol ligands oleic acid ligands solvent effects on reaction rates trap states quantum dot aggregation power conversion efficiency

초록

Colloidal quantum dot (CQD) solar cells are solution-processed photovoltaic devices that exhibit promise in harvesting the infrared solar spectrum. Solid-state ligand exchange is the method employed to fabricate the CQD hole transport layer (HTL) in these cells: insulating oleic acid ligands are substituted with short thiol ligands (1,2-ethanedithiol) to create conductive p-type CQD solids. Thiols’ high reactivity with the CQD surface results in rapid exchange, giving rise to aggregates of dots and unpassivated sites on dots, each contributing to sub-bandgap trap states. Here we report a strategy to minimize trap states in the CQD HTL by controlling the solvent type in the exchange. By employing a less volatile solvent, we achieve a slower reaction, leading to increased order and a 2 times reduced trap density in CQD solids. These improvements enable a power conversion efficiency of 13.1…

이 논문을 지원한 국가R&D 과제 (NTIS 성과)

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교수 1

이건희

연구주제 1

Quantum Dots Synthesis And Properties

정책분야 1

신재생에너지

키워드 3

정공수송층(HTL) · 리간드 교환 · 콜로이드 양자점 태양전지