黑磷，作為一種具有二維層狀結(jié)構(gòu)的直接帶隙半導體材料，展現(xiàn)出優(yōu)異的光學和電學性能，被廣泛視為新的“超級材料”，在半導體工業(yè)、光電器件、光學探測、生物醫(yī)藥等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛在應(yīng)用價值。研究團隊創(chuàng)新性地將大小僅為幾個納米的黑磷量子點應(yīng)用于構(gòu)筑染料敏化太陽能電池的光陰極。染料敏化太陽能電池具有成本低廉、工藝簡單且環(huán)境友好等優(yōu)點，而實現(xiàn)太陽能電池高轉(zhuǎn)化效率的首要途徑就是盡可能提高太陽光的利用率。
團隊利用黑磷量子點的近紅外強吸收和高光電轉(zhuǎn)換能力，將黑磷量子點沉積于多孔導電聚苯胺薄膜表面，制備出可紅外光響應(yīng)的光陰極，與光陽極形成互補的光吸收，將器件的光吸收范圍擴展至可見-紅外波段，從而組裝成可雙面進光的準固態(tài)染料敏化太陽能電池。電池性能測試結(jié)果表明，沉積黑磷量子點后光陰極實現(xiàn)了對低能紅外光子的充分利用，并有效增加了器件的光生載流子濃度，從而將太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了20%。該研究成果表明黑磷量子點在太陽能電池、光伏器件等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。
圖（左上）黑磷量子點的溶液和透射電鏡照片；（右上）電池光陰極結(jié)構(gòu)圖；（左下）聚苯胺/黑磷光陰極以及TiO2光陽極吸收光譜圖；（右下）基于黑磷光陰極的準固態(tài)染料敏化太陽能電池光電性能曲線。
