黑磷，作為一種具有二維層狀結構的直接帶隙半導體材料，展現出優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)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(xué)探測、生物醫藥等多個(gè)領(lǐng)域展現出巨大的潛在應用價(jià)值。研究團隊創(chuàng )新性地將大小僅為幾個(gè)納米的黑磷量子點(diǎn)應用于構筑染料敏化太陽(yáng)能電池的光陰極。染料敏化太陽(yáng)能電池具有成本低廉、工藝簡(jiǎn)單且環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，而實(shí)現太陽(yáng)能電池高轉化效率的首要途徑就是盡可能提高太陽(yáng)光的利用率。
團隊利用黑磷量子點(diǎn)的近紅外強吸收和高光電轉換能力，將黑磷量子點(diǎn)沉積于多孔導電聚苯胺薄膜表面，制備出可紅外光響應的光陰極，與光陽(yáng)極形成互補的光吸收，將器件的光吸收范圍擴展至可見(jiàn)-紅外波段，從而組裝成可雙面進(jìn)光的準固態(tài)染料敏化太陽(yáng)能電池。電池性能測試結果表明，沉積黑磷量子點(diǎn)后光陰極實(shí)現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(yáng)能電池的光電轉換效率提高了20%。該研究成果表明黑磷量子點(diǎn)在太陽(yáng)能電池、光伏器件等領(lǐng)域的巨大應用潛力。
圖（左上）黑磷量子點(diǎn)的溶液和透射電鏡照片；（右上）電池光陰極結構圖；（左下）聚苯胺/黑磷光陰極以及TiO2光陽(yáng)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(yáng)能電池光電性能曲線(xiàn)。
