Low-Temperature Approach to High-Yield and Reproducible Syntheses of High-Quality Small-Sized PbSe Colloidal Nanocrystals for Photovoltaic Applications
Notice bibliographique
Résumé
Small-sized PbSe nanocrystals (NCs) were synthesized at low temperature such as 50-80 °C with high reaction yield (up to 100%), high quality, and high synthetic reproducibility, via a noninjection-based one-pot approach. These small-sized PbSe NCs with their first excitonic absorption in wavelength shorter than 1200 nm (corresponding to size < ∼3.7 nm) were developed for photovoltaic applications requiring a large quantity of materials. These colloidal PbSe NCs, also called quantum dots, are high-quality, in terms of narrow size distribution with a typical standard deviation of ∼7-9%, excellent optical properties with high quantum yield of ∼50-90% and small full width at half-maximum of ∼130-150 nm of their band-gap photoemission peaks, and high storage stability. Our synthetic design aimed at promotion of the formation of PbSe monomers for fast and sizable nucleation with the presence of a large number of nuclei at low temperature. For formation of the PbSe monomer, our low-temperature approach suggests the existence of two pathways of Pb-Se (route a) and Pb-P (route b) complexes. Either pathway may dominate, depending on the method used and its experimental conditions. Experimentally, a reducing/nucleation agent, diphenylphosphine, was added to enhance route b. The present study addresses two challenging issues in the NC community, the monomer formation mechanism and the reproducible syntheses of small-sized NCs with high yield and high quality and large-scale capability, bringing insight to the fundamental understanding of optimization of the NC yield and quality via control of the precursor complex reactivity and thus nucleation/growth. Such advances in colloidal science should, in turn, promote the development of next-generation low-cost and high-efficiency solar cells. Schottky-type solar cells using our PbSe NCs as the active material have achieved the highest power conversion efficiency of 2.82%, in comparison with the same type of solar cells using other PbSe NCs, under Air Mass 1.5 global (AM 1.5G) irradiation of 100 mW/cm(2).
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».