近日，华东理工大学化学与分子工程学院在量子点敏化太阳电池（QDSC）器件研究领域取得重要进展，在《先进材料》上发表了题为“Co-sensitized Quantum Dot Solar Cells with Conversion Efficiency over 12%”的文章（Adv. Mater. 2018，DOI: 10.1002/adma.201705746），硕士研究生王伟为第一作者。该研究工作在李艳副教授的指导下完成，同时得到了钟新华教授的鼎力支持。
高性价比太阳电池是缓解能源危机的有效途径之一。QDSC是一类以半导体纳米晶作为光捕获材料的敏化构型太阳电池。近年来QDSC发展迅速，其光电转换效率已经从2012年的5%提高至目前的12%。尽管所取得的效率可以与传统染料敏化太阳电池相媲美，但仍逊色于后起之秀钙钛矿电池，更远低于其自身44%的理论转换效率。进一步提高太阳光利用效率是制备高光电转换效率QDSC的根本途径，同时也是该类电池发展所面临的技术瓶颈。
为了解决这一难题，研究首次将具有光电特性优势互补的不同种类预合成量子点敏化剂，通过表面配体诱导自组装负载在TiO2多孔膜内制备出多组分量子点共敏化光阳极并组装QDSC。基于Zn-Cu-In-Se量子点的宽光谱吸收（~1100 nm）和CdSe在可见光区的高摩尔消光系数（>105 cm-1）等特性制备的共敏化QDSC不仅提高了对太阳光子的吸收效率，而且实现了光生电子的有效分离。结合负载介孔碳的钛网对电极和聚硫电解液，所组装的三明治结构QDSC最终达到12.75%的光电转换效率，刷新了同类电池光电转换效率纪录。利用不同量子点间的协同效应来提高对太阳光的转换利用，为制备高效量子点电池提供了新思路。
研究小组近年来致力于QDSC的相关研究。在光阳极方面，通过离子交换法合成制备PbS/CdS核/壳结构量子点，显著降低了PbS表面缺陷态密度，将基于PbS量子点液接QDSC的光电转换效率从5.7%提高到7.19%（J. Mater. Chem. A 2016, 4, 7214）；在对电极方面，通过碳化含Zn/Co双金属的沸石咪唑骨架结构的金属有机框架材料制备Co/N共掺杂多孔碳。该类碳材料的应用保证了聚硫电解液在所制备对电极中的有效扩散及电荷在界面间的高效传递，因而在相应的还原过程中表现出良好的催化活性（J. Mater. Chem. A 2018, DOI:10.1039/C7TA09976B）；为解决液接QDSC难封装和易泄漏等问题，采用具有高吸水性和强缩水性的聚电解质将聚硫电解液凝胶化，构筑准固态QDSC，在不降低电池光电转换效率的前提下提高了稳定性。（J. Mater. Chem. A 2016, 4, 1461；J. Mater. Chem. A 2016, 4, 14894；J. Mater. Chem. A 2015, 3, 17097；Res. Chem. Intermed. 2018, DOI 10.1007/s11164-017-3159-1）。