配体交换能够有效调节胶体量子点的表面化学环境，是高效量子点太阳能电池制备工艺中不可缺少的环节。然而，在配体交换过程中，水分子往往会不可控地吸附在胶体量子点表面，进而引入新的缺陷位点，对最终的电池器件性能产生严重影响。
为解决这一问题，北京大学赵丽宸副研究员和朱瑞教授团队提出了一种溶剂工程辅助的配体交换策略，即在配体交换过程中采用含氟醇溶剂（以六氟异丙醇为例）替代以往常用的甲醇溶剂，成功实现了高质量AgBiS2量子点薄膜的制备，显著提升了AgBiS2量子点电池的光电转换性能。通过该策略制备的AgBiS2量子点薄膜，其表面配体交换更为彻底，且表面的水分子吸附显著降低，这使得薄膜的电荷传输性能得到有效提升，有利于获得高效的光电转换器件。
理论计算表明，六氟异丙醇分子相比以往常用的甲醇分子具有更大的偶极矩，能够与AgBiS2竞争吸附水分子，从而有效地阻隔水分子的表面吸附。此外，本工作首次利用理论计算证实了AgBiS2量子点表面的羟基吸附会引入缺陷态，这也说明减少水分子的吸附是降低AgBiS2量子点表面缺陷的重要途径。
基于利用溶剂工程辅助配体交换策略制备的AgBiS2胶体量子点薄膜，该团队获得了光电转换效率接近9%的AgBiS2量子点太阳能电池，该结果位于当前该类电池的最高水平之列。同时，优化后的器件展现出了良好的稳定性，在潮湿的空气环境中未封装存储两个月后，仍能保持初始效率的98%。而且，该溶剂工程辅助配体交换策略对多变的环境条件依赖性较小，能够在几个月的时间内连续生产几批性能差异可以忽略不计的AgBiS2量子点太阳能电池。这为高性能AgBiS2胶体量子点薄膜及太阳能电池的可重复制备开辟了一条有效的新途径。此项工作也将有助于研究人员重新审视溶剂的重要作用，为提高胶体量子点太阳能电池的光伏性能和稳定性提供了新的思路。
论文信息
Solvent-Engineering-Assisted Ligand Exchange Strategy for High-Efficiency AgBiS2 Quantum Dot Solar Cells
Qixuan Zhong, Bin Zhao, Yongqiang Ji, Qiuyang Li, Xiaoyu Yang, Mingyu Chu, Yiqi Hu, Lei Li, Shunde Li, Hongyu Xu, Haoming Yan, Tianyu Huang, Peng Chen, Hao-Hsin Chen, Zhangyuchang Lu, Yiming Huangfu, Jiang Wu, Dengke Wang, Ning Wang, Muhan Cao, Qihuang Gong, Rui Zhu, Lichen Zhao
论文第一作者为北京大学博雅博士后仲启轩和吉林大学博士研究生赵彬，通讯作者为北京大学博雅博士后纪永强、朱瑞教授和赵丽宸特聘副研究员，主要合作者还包括吉林大学王宁教授、苏州大学曹暮寒副研究员和云南大学王登科等。
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202412590
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