通过配体交换的纳米晶体的能级修饰制造技术

改善光伏器件的性能的方法可包括通过配体交换修饰纳米晶体的表面能级。光伏器件可包括这样的层：其包括具有通过配体交换修饰的表面能的纳米晶体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过配体交换的纳米晶体的能级修饰优先权要求本申请要求于2014年5月9日提交的美国临时申请No.61/990,789的优先权，其通过引用以其整体并入。
本专利技术涉及半导体纳米晶体(semiconductornanocrystal)。
技术介绍
其半径小于整体(主体，bulk)激发玻尔半径的半导体纳米晶体(量子点)构成一类介于分子和大块形式的物质之间的材料。电子和空穴两者在整个三维中的量子约束导致该材料的有效带隙随着晶粒尺寸减小而增大。半导体纳米晶体已经成为受到极大关注的、有前途的广泛应用的主题，该应用包括显示器件、信息存储、生物标记材料、光伏器件、传感器和催化剂。
技术实现思路
一方面，改善光伏器件的性能的方法可包括通过配体交换修饰(modify，修正，更改)所述器件的半导体纳米晶体的表面能级。在某些实施方式中，所述配体可包括硫醇。在某些实施方式中，所述配体可包括胺。在某些实施方式中，所述配体可包括卤化物。在某些实施方式中，所述半导体纳米晶体可包括硫化铅。在某些实施方式中，所述配体可包括苯硫酚(BT)、1,2-苯二硫酚、1,3-苯二硫酚、1,4-苯二硫酚、1,2-乙烷二硫醇或3-巯基丙酸。在某些实施方式中，所述配体可包括1,2-乙二胺或硫氰酸铵。在某些实施方式中，所述配体可包括碘化四丁基铵、溴化四丁基铵、氯化四丁基铵或氟化四丁基铵。另一方面，具有改善的性能的光伏器件可包括：第一电极；与第一电极接触的第一电荷传输层；第二电极；与第二电极接触的第二电荷传输层；和多个半导体纳米晶体，其设置在第一电荷传输层和第二电荷传输层之间，其中通过配体交换修饰所述多个半导体纳米晶体的表面。与尚未具有配体交换表面修饰的光伏器件相比，可测量所述改善的性能。在某些实施方式中，半导体纳米晶体包括硫化铅。在某些实施方式中，所述配体可包括硫醇。在某些实施方式中，所述配体可包括胺。在某些实施方式中，所述配体可包括卤化物。在某些实施方式中，所述配体可包括苯硫酚(BT)、1,2-苯二硫酚、1,3-苯二硫酚、1,4-苯二硫酚、1,2-乙烷二硫醇或3-巯基丙酸。在某些实施方式中，所述配体可包括1,2-乙二胺或硫氰酸铵。在某些实施方式中，所述配体可包括碘化四丁基铵、溴化四丁基铵、氯化四丁基铵或氟化四丁基铵。另一方面，半导体纳米晶体可包括通过配体交换修饰的表面，其中该修饰改善了包括所述半导体纳米晶体的光伏器件的性能。在某些实施方式中，所述配体可包括硫醇。在某些实施方式中，所述配体可包括胺。在某些实施方式中，所述配体可包括卤化物。在某些实施方式中，所述配体可包括苯硫酚(BT)、1,2-苯二硫酚、1,3-苯二硫酚、1,4-苯二硫酚、1,2-乙烷二硫醇或3-巯基丙酸。在某些实施方式中，所述配体可包括1,2-乙二胺或硫氰酸铵。在某些实施方式中，所述配体可包括碘化四丁基铵、溴化四丁基铵、氯化四丁基铵或氟化四丁基铵。其它方面、实施方式和特征根据以下描述、附图和权利要求将是显然的。附图说明图1A显示在金上的100nm厚的1,3-BDT交换的PbSQD膜的完整的紫外光电子光谱；图1B显示1,3-BDT交换的PbSQD的第一激子峰(受激峰)的光学吸收光谱(吸收＝1－透射－反射)；图1C显示根据图1A和1B的光谱以及方程式(1)确定的1,3-BDT交换的PbSQD的能级图；图1D显示配体的化学结构；图1E显示通过图1D中所示的配体交换的PbSQD的完整的能级图。图2A显示模型化的PbS板层(厚层，slab)的示意图；图2B显示具有不同配体的PbS板层的面均静电势；图2C显示五种配体各自的配体(填充曲线)和配体-板层体系(未填充曲线)的态密度；图2D显示各配体(ΔEvac，黑色箭头)的真空能量跃迁且分解成界面(ΔEvac,1，红色箭头)偶极和固有配体(ΔEvac,2，蓝色箭头)偶极。图3A显示ZnO/PbSnp-异质结的光伏性能；图3B显示Schottky结构造(architecture)的光伏性能。图4A显示PEDOT：PSS空穴传输层的影响；图4B显示LiF阴极夹层的影响。图5A显示施主-受主(给体-受体)异质结的器件结构；图5B显示施主-受主对的示意性能带图；图5C显示三个不同尺寸的PbSQD的测量的能级；图5D显示与C60配对的不同尺寸的经1,2-BDT处理的QD的电流；图5E显示与C60配对的不同尺寸的经1,3-BDT处理的QD的电流；图5F显示与C60配对的给定尺寸的经1,2-BDT和1,3-BDT处理的QD的电流；图5G显示与PTCBI和C60配对的经1,2-BDT处理的QD的电流。图6A显示量子点的电子性质取决于表面化学；图6B显示描绘光伏器件的示意图。图7A显示在金基底上的100nm厚的苯硫酚配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱；图7B显示在金基底上的100nm厚的1,2-苯二硫酚配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱；图7C显示在金基底上的100nm厚的1,3-苯二硫酚配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱；图7D显示在金基底上的100nm厚的1,4-苯二硫酚配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱；图7E显示在金基底上的100nm厚的1,2-乙烷二硫醇配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱；图7F显示在金基底上的100nm厚的3-巯基丙酸配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱；图7G显示在金基底上的100nm厚的乙二胺配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱；图7H显示在金基底上的100nm厚的硫氰酸铵配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱；图7I显示在金基底上的100nm厚的氟化四丁基铵配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱；图7J显示在金基底上的100nm厚的氯化四丁基铵配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱；图7K显示在金基底上的100nm厚的溴化四丁基铵配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱；图7L显示在金基底上的100nm厚的碘化四丁基铵配体交换的PbSQD膜的紫外光电子光谱。图8显示根据经1,3-BDT处理的PbSQD的UPS光谱确定的能级的时间依赖性(溶液中的第一吸收峰的λ＝963nm)。图9显示1,3-BDT交换的PbSQD的UPS结果对QD纯化步骤的依赖性(溶液中的第一吸收峰的λ＝963nm)。图10显示1,3-BDT交换的PbSQD的光的透射、反射和吸收(溶液中的第一吸收峰的λ＝963nm)。图11A显示用苯硫酚进行配体交换的PbSQD的光学吸收光谱；图11B显示用1,2-苯二硫酚进行配体交换的PbSQD的光学吸收光谱；图11C显示用1,3-苯二硫酚进行配体交换的PbSQD的光学吸收光谱；图11D显示用1,4-苯二硫酚进行配体交换的PbSQD的光学吸收光谱；图11E显示用1,2-乙烷二硫醇进行配体交换的PbSQD的光学吸收光谱；图11F显示用3-巯基丙酸进行配体交换的PbSQD的光学吸收光谱；图11G显示用乙二胺进行配体交换的PbSQD的光学吸收光谱；图11H显示用硫氰酸铵进行配体交换的PbSQD的光学吸收光谱；图11I显示用氟化四丁基铵进行配体交换的PbSQD的光学吸收光谱；图11J显示用氯化四丁基铵进行配体交换的PbSQD的光学吸收光谱；图11K显示用溴化四丁基铵进行配体交换的PbSQD的光学吸收光谱；图11L显示用本文档来自技高网...

【技术保护点】
改善光伏器件的性能的方法，其包括通过配体交换修饰所述器件的半导体纳米晶体的表面能级。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.09 US 61/990,7891.改善光伏器件的性能的方法，其包括通过配体交换修饰所述器件的半导体纳米晶体的表面能级。2.权利要求1的方法，其中所述配体包括硫醇。3.权利要求1的方法，其中所述配体包括胺。4.权利要求1的方法，其中所述配体包括卤化物。5.权利要求1的方法，其中所述半导体纳米晶体包括硫化铅。6.权利要求1的方法，其中所述配体包括苯硫酚(BT)、1,2-苯二硫酚、1,3-苯二硫酚、1,4-苯二硫酚、1,2-乙烷二硫醇或3-巯基丙酸。7.权利要求1的方法，其中所述配体包括1,2-乙二胺或硫氰酸铵。8.权利要求1的方法，其中所述配体包括碘化四丁基铵、溴化四丁基铵、氯化四丁基铵或氟化四丁基铵。9.具有改善的性能的光伏器件，其包括：第一电极；与第一电极接触的第一电荷传输层；第二电极；与第二电极接触的第二电荷传输层；和多个半导体纳米晶体，其通过权利要求1-8任一项的方法制造且设置在所述第一电荷传输层和所述第二电荷传输层之间，其中通过配体交换修饰所述多个半导体纳米晶体的表面。10.权利要求9的光伏器件，其中所述半导体纳米晶体包括硫化铅。11.权利要求9的光伏器件，其中所述配体包括硫醇。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：PR布朗，D金，MG巴温迪，JC格罗斯曼，V布洛维奇，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：美国,US